提高水稻氮素利用效率的碳同化匹配机制及其农学效应研究

Nitrogen use efficiency (NUE) has been a consistent concern of the plant nutrition research. Under the global influence of recent climatic change, elevated atmosphere CO2 and its interaction with the grain yield as well as the NUE of rice are attracting increasing attention. Further from our priors study, this proposal engages transgenic rice lines and the FACE platform to simulate the external and intrinsic co-ordination between C assimilation and N accumulation. The goal is to assess the impact of C / N coordination to the aspect of NUE in rice. Thus to evaluate potential improvement of efficient C assimilation to the NUE and its agronomic relevance.

提高水稻的氮素利用效率是植物营养领域中持续关注的重点之一。在当今气候变化的背景下，CO2浓度升高及其对水稻产量和氮素利用的影响也成为开始考虑的因素。本申请在前期研究基础上，借助转基因材料和FACE增碳平台，模拟研究C、N外部与体内的协调对水稻氮素利用效率的影响规律，初步揭示提高水稻氮素利用效率的碳同化匹配机制及其农学效应。

氮肥的大量投入是目前保障水稻高产的传统生产模式，由此所导致的氮素利用率偏低以及盈余氮素所带来的环境风险，是植物营养领域关注的热点问题之一。因此，提高水稻的氮素利用率及其农学生产效率是将是一个持续的长期性的课题。本项目首先解析了过量铵积累对水稻的生长与生理过程的影响，证明过量氮营养状况下体内铵积累通过诱发氧化损伤而干扰光合碳同化、逆转体内碳氮化合物的合成与分解，进而抑制水稻的生长。外源添加碳源蔗糖能够一定程度弥补高铵的负面效应。由此可见，补碳或增强碳水化物的合成能力是有效消纳水稻体内盈余氮素并将其转化为生产力的关键。在此基础上，验证了通过调控气孔开放控制基因，增强水稻气孔的开放效率可作为增强碳同化并高效协同体内高水平氮素，从而提高水稻的氮素利用率及其农学效应的分子调控途径。