植物氮代谢与氮素利用遗传基础研究进展

摘要

植物养分高效利用的分子调控机理是植物科学中重大的基础科学问题，同时也是保障国家粮食安全和生态安全的重要基础。氮元素作为植物生长发育所必需的一类大量营养元素，是影响作物生长和产量的关键因素。工业革命后，伴随氮肥在农业生产中的规模化使用，全球粮食产量逐年稳步提升，但同时造成土壤酸化板结、水体富营养化、空气污染等系列生态安全问题。近些年，聚焦植物氮素利用效率调控机制或氮高效育种的理论研究与应用研究逐渐成为国内外科学家的研究热点。植物氮素利用效率是受多种遗传和环境因素互作调控的复杂性状，涉及到氮素的吸收、转运、同化、再利用等多个代谢过程。文章综述了调控植物氮素吸收与转运、氮素同化、氮素再分配或再利用的关键因子及其分子网络，重点总结近些年我国植物科学家在解析作物氮素利用效率遗传基础上取得的重要进展，探讨植物氮素利用效率调控基因在水稻、小麦、玉米等主粮作物氮高效与高产协同育种中的应用潜力。最后，展望了未来作物高产高效育种设计策略，强调遗传资源在氮素利用效率改良中的必要性。

关键词

氮 / 氮代谢 / 氮素利用效率 / 遗传基础 / 产量 / 作物