水稻耐低氮和耐盐碱是多基因控制的复杂性状。研究水稻应对低氮和盐碱环境的关键基因及其调控网络，对于培育耐低氮耐盐碱水稻品种具有重要科学意义和应用价值。近日，国际著名期刊Plant Journal和New Phytologist发表了万建民院士团队在水稻耐低氮和耐盐碱遗传育种领域的研究新进展。
在水稻耐低氮方面，他们通过QTL mapping 和GWAS破译植物耐低氮性状的遗传变异，鉴定了一个与氮利用效率（NUE，Nitrogen Use Efficiency）相关的籽粒发育基因OsGS1;1，揭示了水稻氮同化基因GS1;1自然变异和促进籽粒发育的分子机制（Alternative splicing of OsGS1;1 affects nitrogen-use efficiency, grain development, and amylose content in rice, Plant Journal, 2022 doi: 10.1111/tpj.15768）。研究发现该基因通过可变剪切产生两种转录本，均可编码具有活性的谷氨酰胺合成酶。其高活性转录本OsGS1;1b的过表达可提高NUE，促进籽粒发育，为低氮条件下高产优质水稻育种提供新途径。
在水稻耐盐碱方面，已知植物盐害包括离子胁迫、渗透胁迫和氧化胁迫。其中离子胁迫是由植物细胞内盐离子的毒性作用引起的。他们鉴定了水稻盐敏感突变体shs1，克隆了编码微管蛋白OsTUB1的SHS1基因，阐明了微管蛋白在盐胁迫中稳定离子平衡的作用机制(OsTUB1 confers salt-insensitivity by interacting with Kinesin13A to stabilize microtubule and ion transporter in rice, New Phytologist 2022 doi:10.1111/nph.18282)。研究发现OsTUB1/OsKinesin13A在盐胁迫下可以稳定钠离子转运蛋白OsHKT1;5，进而维持离子平衡，保护水稻免受盐胁迫毒害。
两篇研究论文的通讯作者是万建民院士和王春明教授，博士生刘晓岚是Plant Journal论文的第一作者，博士生陈高明是New Phytologist论文的第一作者，南京农业大学资源和环境学院宣伟教授、中科院微生物所叶健研究员，连云港农科院徐大勇、王宝祥研究员等参与了实验室和大田试验工作，这些研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发项目等资助。
该团队十三五以来在耐低氮和耐逆性状遗传变异和分子调控网络领域发表研究论文9篇，包括Nature Communications（2019），Plant Biotechnology Journal（2021），New Phytologist（2篇，2017和2022），Plant Journal（2022）等。这些对水稻耐低氮和耐盐碱性状优异基因挖掘和分子调控机制的研究结果将为水稻养分高效和抗逆的分子育种提供重要基因资源，为农业可持续发展奠定基础。
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