近日，我校邹德堂教授团队在国际著名学术期刊Plant Biotechnology Journal（五年平均影响因子12.4，中科院1区Top期刊）在线发表了题为《Genome-Wide Association Studies IdentifyOsNLP6as a Key Regulator of Nitrogen Use Efficiency in Rice》的研究论文。该研究通过全基因组关联分析（GWAS），发现OsNLP6作为编码NIN-like蛋白（NLP）转录因子的关键基因，在水稻根系中表现出高水平的表达，并在氮素利用效率和水稻产量的形成过程中发挥着重要作用。OsNLP6通过激活硝酸盐转运蛋白OsPTR2.4的转录，正向调控水稻的氮吸收。特别是在低氮环境下，OsNLP6的表达显著上调。此外，研究还发现了OsNLP6的一个优良单倍型OsNLP6^HapII，该单倍型在东南亚来源的籼稻亚群中较为常见，能够在不同氮水平下均显著提高水稻的产量和氮素吸收利用效率。将OsNLP6^HapII引入粳稻亚群可能为水稻氮素高效利用的标记辅助选择育种提供一个新的策略。综上所述，该研究为水稻氮素利用机制的深入理解以及育种实践中的应用提供了潜在的突破性技术路径。

水稻作为重要粮食作物，是全球众多人口的主食来源。自矮化育种引领的“绿色革命”以来，化肥的施用对提高作物产量、保障粮食安全起到了至关重要的支撑作用。然而，为了追求更高产，水稻生产中不得不大幅增加氮肥施用量。这种持续、大规模的氮肥投入，不仅推高了农业生产成本，更带来了严重的农业污染问题，威胁着生态环境的可持续性。水稻的氮素利用效率（NUE）是一个极其复杂的性状，仅依靠传统的杂交和表型选择的育种策略，难以实现高NUE品种的遗传改良。因此，挖掘高NUE基因、阐明其调控氮素吸收利用的分子机制，对于水稻NUE的分子育种改良至关重要。

这项研究通过对255份水稻种质资源进行全基因组关联分析（GWAS），在2号染色体上鉴定到一个与氮素利用效率（NUE）显著相关的关键位点qNUE1，并确定转录因子基因OsNLP6是该位点的核心功能基因。研究发现，OsNLP6编码一个NIN-like蛋白家族转录因子，其表达具有根系特异性，且受低氮胁迫显著诱导。与野生型（WT）相比，OsNLP6过表达植株在低氮和高氮条件下均表现出显著增加的有效穗数和单株产量等，¹⁵N示踪实验证实OsNLP6增强硝酸盐（NO₃^-）的吸收与转运，并提高孕穗期叶片氮含量和氮吸收效率。说明OsNLP6作为硝酸盐响应转录因子，在促进水稻氮吸收方面发挥核心正调控作用。进一步研究表明，OsNLP6能够直接结合硝酸盐转运基因OsPTR2.4启动子区的硝酸盐响应元件，激活其表达。OsPTR2.4的功能验证表明OsNLP6与OsPTR2.4在同一遗传通路上调控水稻氮素吸收利用率。研究还发现了一个优异单倍型OsNLP6^HapII，该单倍型在东南亚籼稻亚群中显著富集，携带该单倍型的品种表现出更高的氮素利用效率。群体遗传学分析表明，OsNLP6在水稻驯化过程中经历了强烈的正向选择，这为分子设计育种提供了重要靶点。综上所述，转录因子OsNLP6调控氮转运蛋白OsPTR2.4参与水稻氮素的吸收和转运过程，赋予水稻高氮素利用效率特性。

OsNLP6的自然变异导致了粳（Geng）和籼（Xian）亚群间的遗传分化

本研究由我校独立完成，农学院副教授辛威、郑洪亮、杨洛淼为该论文共同第一作者，邹德堂、刘化龙、王敬国三位教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、省重点研发项目与北京首农食品集团有限公司横向课题的资助。

团队简介

东北农业大学水稻遗传育种团队在黑龙江水稻分子改良育种领域处在领先地位，十四五以来，承担国家自然科学基金项目8项，选育水稻新品种82个（https://ricedata.cn/variety），48个品种与公司合作经营或实现成果转化，转化总金额2345万元。累计推广面积超过1000万亩，新增经济效益超过7亿元。

论文链接：https://doi.org/10.1111/pbi.70296

（供稿/农学院）