小麥為全球人口提供主糧，小麥增產可緩解人口增長帶來的糧食危機。氮元素作為植物生長發(fā)育所必需的一類營養(yǎng)元素，是制約農作物產量的重要因素。對作物氮素利用關鍵調控基因進行靶向編輯，是改良作物產量的有效策略。前期研究發(fā)現，水稻ARE1基因是調控氮素利用效率和產量的關鍵基因。ARE1基因在植物中高度保守，研究人員推測，對其他作物中ARE1基因的同源基因進行靶向編輯，有望獲得氮高效材料。

 

　　中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所研究員左建儒研究組、高彩霞研究組、李俊明研究組與中科院成都生物研究所研究員王濤研究組合作，利用基因組編輯技術，對ARE1基因在小麥中的同源基因進行了定點編輯，獲得了TaARE1基因不同變異的系列小麥are1材料。研究人員發(fā)現，TaARE1基因參與調控了小麥的耐低氮性。為明確TaARE1基因對小麥產量的影響，研究人員連續(xù)多年開展了田間小區(qū)試驗。與對照材料相比，Taare1編輯材料具有明顯的晚衰表型，其主穗粒數和氮素利用效率均顯著增加。相應地，Taare1編輯材料的產量顯著增加，且在低氮生長條件下的增產效果更明顯（圖A-D）。該研究表明，靶向編輯ARE1同源基因是改良作物氮素利用效率和產量的有效方法。

 

　　該項研究成果于近日在線發(fā)表于Journal of Genetics and Genomics。相關工作得到國家農業(yè)農村部和植物基因組學國家重點實驗室的資助。