水稻是主要的粮食作物，养活全球近50％的人口。水稻高产离不开氮肥的施用，但目前我国水稻氮肥利用率平均只有35％。为了提高水稻产量，不得不大量使用氮肥，这不仅浪费了资源和能源，而且加剧了土壤酸化、水体富营养化和农业温室气体排放等一系列生态环境问题。因此，亟须从育种源头上提高水稻本身的氮肥利用效率。

南京农业大学徐国华教授课题组最近从水稻中发现了一种受细胞pH调控的硝酸盐运输蛋白，过量表达该基因促进水稻从土壤中吸收更多的氮，提高水稻产量和氮素利用效率。该项研究由南京农业大学科学家主导并实质完成，相关研究结果以范晓荣博士为第一作者、徐国华和Tony Miller为共同通讯作者发表在《美国科学院院报》（PNAS）上。 

据介绍，水稻在淹水和旱作环境下均可生长。淹水厌氧条件有利于土壤中铵盐的积累，而旱作及水稻根系分泌氧气可促进硝酸盐的利用。铵硝营养影响植物细胞质的酸碱度平衡，进而影响细胞代谢与植物生长。

徐国华教授课题组在水稻中发现了一个编码硝酸盐转运蛋白的基因，OsNRT2.3，该基因可以产生两种结构上略有不同的蛋白，OsNRT2.3a和OsNRT2.3b。研究发现：OsNRT2.3b响应细胞内pH，可以开启或关闭硝酸盐的跨膜运输。 当OsNRT2.3b蛋白在植物细胞中过量表达后，它可以更好地缓冲细胞中pH的变化，从而有利于吸收更多的氮及铁和磷等营养元素。

田间试验表明，过表达OsNRT2.3b可以提高水稻(日本晴)产量20%-54%，提高氮素利用率40%左右。该发现已经获得了中国和美国专利，并许可给国内相关单位和国际种业公司培育作物氮素高效新品种。该研究无论在理论研究还是应用潜力上，都具有重要的突破。

文章链接：

Xiaorong Fan, Zhong Tang, Yawen Tan, Yong Zhang, Bingbing Luo, Meng Yang, Xingming Lian, Qirong Shen, Anthony John Miller, and Guohua Xu, "Overexpression of a pH-sensitive nitrate transporter in rice increases crop yields," PNAS, vol. 113 no. 26, pp: 7118–7123

徐国华教授简介：

南京农业大学资源与环境科学学院教授，博导，Email：ghxu@njau.edu.cn

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研究方向：作物养分高效利用分子育种，植物根系-菌根菌共生体系的分子信号传导

（本文信息来源：南京农业大学网站；）

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