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 - 世界上最重要的主要作物之一 - 如何感知和响应水和营养素的组合。发表在Nature Communications杂志上的研究结果可能指出了在世界各地土壤中种植作物的方法，这些作物目前过于干燥或缺乏维持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着影响，”纽约大学生物系博士研究员，该研究的第一作者约瑟夫斯威夫特解释说。“一个突出的问题是，有机体是否会对绝对营养量的变化与其在水中的浓度有关。这个问题与植物特别相关，因为土壤干燥可以在不改变其绝对量的情况下改变营养物浓度。”

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感知可利用的营养物总量，或者更确切地说，它是否溶解在水中。

在Nature Communications的研究中，在纽约大学基因组学和系统生物学中心工作的科学家通过将水稻幼苗暴露于不同氮和水条件的实验基质来解决这个问题，这可以解析水和氮的不同影响 - 这是关键植物营养素 - 对水稻生长有影响。通过对水稻基因组中发现的超过50,000个基因的反应进行计算分析，研究小组发现，虽然一些植物基因可以单独控制氮或水的量，但其他植物基因对它们的组合具有特异性反应。

然后，研究人员想要调查这些在实验室种植的水稻幼苗中获得的发现是否会影响真实农业环境中的水稻生产。为此，该团队前往菲律宾并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，他们发现同时响应氮和水的基因与水稻作物产生的谷物量有关。

纽约大学基因组学与系统生物学中心教授，该论文的资深作者格洛丽亚科鲁齐说：“这些基因可能有助于开发不仅需要更少营养，而且需要更少水分的作物。”“这可能会导致世界上许多边缘土壤 - 那些对作物生产过于干燥或营养不良的土壤 - 更具农业可行性。此外，开发能够生产粮食产量的作物尤其重要。全球变暖和气候变化。“

该研究部分得到了国家科学基金会(NSF-DBI-0445666，NSF-IOS-1840761)以及Zegar家庭基金会和Beachell-Borlaug国际学者计划的资助。