中國科學家發現關鍵基因　或實現水稻「低肥高產」

大公文匯全媒體報道，中國科學家最新研究發現，一個名為OsTCP19的基因在減氮情況下可以提高水稻氮肥利用效率20%至30%，或將幫助改良水稻品種，實現少施肥、高產量的目標。該成果北京時間7日由國際知名學術刊物《自然》發布。

全球糧食產量自上世紀60年代初起持續增加。據聯合國糧農組織統計，截至2018年末，以小麥、水稻、玉米計的全球糧食年總產量達26.6億噸，是1961年3.6倍，滿足了全球日益增長的糧食需求。在全球耕地面積僅增加15.5%的條件下，糧食不斷高產的主要推動力是化肥的大量施用。2018年，全球化肥用量達2億噸，是1961年的6.2倍。我國農業生產也大量依賴化肥，年化肥用量佔全世界化肥總消耗量的三分之一。化肥的大量使用，對空氣、土壤和水體都造成了嚴重的影響，給可持續發展帶來了巨大的環境壓力。

面對人口的爆炸式增長，長期以來育種的首要目標是高產。著名例子就是推動水稻第一次綠色革命的矮稈基因sd1。矮稈基因的變異使得水稻從高稈變矮稈，使之能在大量施用化肥情況下，植株不會過高造成倒伏，而把營養相對更多地儲存到稻穀之中。也就是說，這個基因變異可以幫助水稻「吃」更多的化肥，產更多的水稻，但其肥料利用效率顯著降低。因此，以高產為育種目標的選種常常導致一些重要基因資源包括對肥料高效利用遺傳變異的丟失。

為了解決這個問題，中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物基因組學國家重點實驗室儲成才研究組對在過去100年收集於全球不同地理區域的52個國家(地區)的110份早期水稻農家種在不同氮肥條件下進行了農藝性狀評估，最終利用全基因組關聯分析鑒定到一個氮高效基因OsTCP19，並詳細解析其上下游調控機制。

研究顯示，將這一氮高效變異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%至30%。也就是說，在水稻生產中，使用更少的化肥，也可達到相同產量。

《自然》的專家評論文章認為，通過重新追溯育種歷史，深度挖掘種質資源的優質遺傳變異，有望找到一種減少化肥投入但不犧牲糧食產量的解決方案。