The Crop Journal | 山西农大联合中国农科院揭示小麦氮素利用效率调控的分子机制

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

氮肥对作物生长发育至关重要，小麦是氮利用效率（NUE）最低的作物之一，仅为33%，提高小麦NUE可以提高小麦产量并减少过度施氮造成的环境污染。NUE相关基因的克隆主要集中在拟南芥和水稻中，在小麦中的实际克隆和应用仍然是非常有限的，鉴定与NUE相关的遗传位点是挖掘NUE候选基因的有效方法。

近日，山西农业大学联合中国农业科学院作物科学研究所在The Crop Journal在线发表了题为“Genome-wide association study of seedling nitrogen-use efficiency-associated traits in common wheat (Triticum aestivum L.)”的研究论文，作者以包含389份小麦品种的自然群体进行了苗期低氮和氯酸盐（硝酸盐类似物）处理，利用关联分析（GWAS）鉴定在小麦苗期控制NUE相关性状的数量性状位点（QTL）和候选基因。

该研究使用混合线性模型对13个苗期NUE相关性状进行了关联分析，共鉴定出49个QTL（图1）。其中qPDWR4B.1是PDWR（植株总干重）的主要QTL。通过转录组分析和定量表达分析（图2）确定了TaBOX是qPDWR4B.1的候选基因，Hap 1是TaBOX的优异单倍型（图3）。进一步研究发现，在低氮条件下，Tabox突变体的根长、苗鲜重、苗干重等性状显著低于野生型（图4），表明TaBOX在低氮条件下正向调控小麦NUE。qCIR1A.3是控制氯酸盐抑制率的主要QTL，定量表达分析（图2）确定了TaERF是qCIR1A.3的候选基因，Hap 3是TaERF的优异单倍型（图5）。该研究结果为解析小麦氮利用效率的分子机制和候选基因的挖掘提供了重要参考信息。

作者和基金项目

山西农业大学农学院博士研究生史华伟和硕士研究生王伟冲，中国农业科学院作物科学研究所高丽锋副研究员为该文共同第一作者，山西农业大学农学院孙黛珍教授和吴玉香教授，中国农业科学院作物科学研究所陈明研究员为共同通信作者。该研究得到国家重点研发计划项目（2022YFD1200201）、河南省科技研发计划联合基金项目（222301420025）和中国农业科学院农业科技创新工程项目（ASTIP）的资助。

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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