圖：中國科學家發現水稻氮肥利用的關鍵基因，有望助力糧食增產同時減少化肥使用。圖為貴州省從江縣加榜鄉加車村的農民在收割水稻。 新華社

　　北京時間7日，國際知名學術刊物《自然》發表中國科學家研究論文。研究人員對52個國家（地區）的「古早」水稻品種進行基因分析，鑒定出水稻的一個氮高效基因OsTCP19，該基因作用就像氮素利用「開關掣」，在減氮情況下可提高水稻氮肥利用效率，或將幫助改良水稻品種，實現少施肥、高產量目標。如果將這一氮高效基因重新引入現代水稻品種，在氮素減少條件下，水稻氮肥利用效率可提高20-30%。

　　當代糧食不斷增產的主要推動力是化肥的大量施用，其中絕大部分是氮肥。然而，氮肥過量施用，不僅會對空氣、土壤和水體造成污染，也無利於農業可持續發展。因此，闡明作物氮利用效率的遺傳基礎，培育低氮條件下仍可高產的作物至關重要。

　　論文通訊作者、中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員儲成才對大公報表示，長期以來育種的首要目標是高產。然而，長期高肥下的育種導致一些重要基因資源丟失，以致主栽水稻品種肥料利用效率普遍較低。

　　多見於貧瘠土壤品種

　　為解決這一問題，研究團隊收集過去100年間分布於52個國家（地區）的110份早期水稻農家種，進行全面農藝性狀鑒定。他們發現，在眾多農藝性狀中，因土壤中氮含量變化而導致的水稻分蘖（分枝）數改變與氮高效基因存在高度關聯。研究人員利用全基因組關聯分析和多重組學技術鑒定出一個水稻氮高效基因OsTCP19，其作為關鍵調控因子調控水稻分蘖。

　　「也就是說，氮素調控水稻分枝發育，是通過氮高效基因OsTCP19實現的，我們的研究成果揭示了氮素調控水稻分蘖發育過程的分子基礎。」儲成才說。

　　這一關鍵氮高效基因鑒定依賴於一個多樣性的農家種水稻群體資源。在現代高產水稻品種推廣之前，也就是氮肥大量施用之前，這些農家種是世界各地農家種植的本地品種。研究人員通過對水稻種子庫中這些「古早」水稻品種進行基因分析，最終定位鑒定了基因組上這一關鍵變異。有意思的是，在起源於貧瘠土壤的水稻品種中，這一氮高效基因很多，而在現代栽培水稻品種中，這一氮高效基因大多丟失。

　　「如果將這一氮高效基因重新引入現代水稻品種，在氮素減少的條件下，水稻氮肥利用效率可提高20-30%，也就是說，在水稻生產中，使用更少化肥，也能達到相同產量。」儲成才說。

　　英學者讚「開創性」研究

　　統計表明，生產1噸氮肥可造成2.5噸碳排放。中國爭取在2060年前實現碳中和，而農業領域節能減排，特別是減少化肥施用至關重要。本項成果為實現這一宏偉目標提供了全新思路。儲成才表示，下一步將聚焦把研究成果應用於不同地區的水稻品種改良。

英國約翰英納斯研究所（JIC）所長桑德斯教授評價這項研究為「真正的開創性工作」「不僅對理解植物（水稻）氮肥利用的調控機制有重要意義，也對減少化肥使用具有巨大的意義」。