水和氮的意义:研究揭示了限制作物生长的全基因组反应

水和氮的意义:研究揭示了限制作物生长的全基因组反应

这一发现对全球粮食生产和可持续农业具有重要意义

一组研究人员测试了水稻基因组中的每个基因如何感知和响应水和营养物质的组合。水稻是世界上最重要的主食作物之一。研究结果可能为在全球土壤中培育农作物指明了道路。目前，全球土壤过于干燥，或者缺乏维持农作物生长所需的营养。

营养剂量的变化对基因表达和植物生长有显著影响，一个突出的问题是，生物体是否会对绝对营养量的变化及其在水中的浓度作出反应。这个问题对植物尤其重要，因为土壤干燥可以改变营养浓度而不改变其绝对含量。由于植物从土壤中吸收的营养物质总是溶解在水中，以前的研究无法确定生物体是否能感知到可用营养物质的总量，或者确切地说，是其相对溶解在水中的量。

在自然通信的研究中,科学家们在纽约大学基因组学和系统生物学中心的工作,解决这个问题通过公开稻秧实验矩阵不同氮和水的条件下,可以分析出不同效果的水和氮——一个关键的植物养分对水稻生长。通过对水稻基因组中发现的5万多个基因的反应进行计算分析，研究小组发现，虽然一些植物基因对氮或水的数量分别作出反应，但其他一些基因对氮或水的组合特别敏感。

然后，研究人员想研究这些在实验室培育的水稻幼苗中获得的发现，是否会影响真实农业环境下的水稻产量。为此，该小组前往菲律宾，与国际水稻研究所的研究人员合作，在两个生长季节进行稻田试验。在田间，他们发现同时对氮和水产生反应的基因与水稻产量有关。

纽约大学基因组学和系统生物学中心教授Gloria Coruzzi说:“这些基因可能有助于开发不仅需要更少营养，而且需要更少水的作物。这可能会导致世界各地的许多边缘土壤——那些过于干燥或营养不良，无法用于农作物生产的土壤——在农业上更具可行性，此外，在全球变暖和气候变化的情况下，发展粮食产量高的作物尤为重要。”