我国学者发现植物G蛋白可提高水稻产量和氮肥利用效率

水稻是重要的粮食作物。在农业生产中，大量施用氮肥一直是水稻增产的重要措施之一。但是，施用过多的氮肥不仅会增加种植成本，还会造成环境污染。因此，克隆氮的可高效利用的基因、提高水稻氮肥吸收利用效率，是降低水稻生产成本、减少环境污染，稳定提高水稻产量的有效途径。

中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东课题组通过与同行合作，成功克隆了一个中国超级稻增产关键基因—DEP1（Dense and Erect Panicles 1），该基因编码植物特有一种G-蛋白γ亚基。突变的DEP1基因能够提高水稻茎尖分生组织的活力，促进细胞分裂，增加穗粒数，进而极为显著地提高水稻产量（Nat. Genet.2009, 41, 494）。课题组进一步研究发现，DEP1还能够降低水稻营养生长期对氮的响应，增强氮的吸收和同化能力，进而提高收获指数和产量。G蛋白是调控动植物生长发育的重要信号传导蛋白，包括α、β和γ亚基。在体内，DEP1蛋白能够与Gα亚基和Gβ亚基相互作用。Gα活性降低或Gβ活性提高均能抑制水稻生长的氮响应。因此，通过调节G蛋白的活性可以改变水稻的氮响应，进而在适当减少氮肥施用量的条件下获得水稻的高产（Nat. Genet.2014, 46, 652）。上述研究有效加深了人们对水稻穗发育和产量形成的分子基础以及G蛋白功能的理解，为研究水稻产量控制、实现水稻生产可持续发展提供了重要基因资源和新策略。

以上研究得到了国家基金重点项目(31130070)和重大研究计划（91335207)、科技部973和863计划的资助。