近日，粮作所常规水稻育种团队在中科院一区Top期刊Plant Communications（IF=9.4）在线发表了题为“CRISPR-mediated Targeted Mutagenesis for Improving Nitrogen Use Efficiency of Japonica Rice”的研究论文。该研究系统分析了200份粳稻中15个氮高效基因的遗传组成，针对性地利用不同类型基因编辑工具，在粳稻背景中创制了系列氮高效遗传改良材料，为粳稻的氮高效育种提供了新的遗传信息和种质资源。
氮素是水稻生长发育的基本营养元素，氮肥对我国水稻增产的贡献率为28.4%，高于磷肥（9.2%）和钾肥（11.1%）。但是，目前高产水稻品种尤其是粳稻普遍具有高肥依赖特性，高肥低效问题突出。因此，培育与高产优质抗逆相匹配的氮素高效绿色水稻新品种，已经成为目前育种的共性需求。
本研究首先对我省主栽粳稻亲本资源进行了氮利用效率（NUE）评价，比较了与籼稻9311在不同氮处理下的NUE指标；进而分析了国内200份粳稻资源的15个氮利用基因（涉及氮吸收、转运、同化过程）遗传组成情况，结果显示这些粳稻资源中普遍缺乏上述氮高效基因的优势单倍型，揭示了相较于籼稻，粳稻NUE较低的遗传基础；最终，本研究针对粳稻普遍缺乏的氮高效基因位点，利用不同类型基因编辑工具在同一粳稻背景中创制了系列氮高效遗传改良材料，并进行了细致氮利用评价。
本研究获得的氮调控基因在不同粳稻品种中的遗传进化信息、创制的氮高效材料，可为客观准确评估不同氮利用基因和基因组合在粳稻氮高效遗传改良中的育种价值提供参考，为粳稻氮高效育种提供宝贵种质材料。粮作所陶亚军副研究员为论文第一作者，杨杰研究员和南京农业大学徐国华教授为论文共同通讯作者，澳大利亚联邦科学工业组织Zhu Qian-hao研究员参与了部分工作。该研究得到了科技创新2030—重大项目、江苏省重点研发计划项目、江苏省揭榜挂帅项目、国家自然科学基金等项目的资助。
