傅向东解密水稻高产低肥之谜淮南教育科研新进展

在春节期间,一则关于傅向东团队发现赤霉素信号传导新机制提高水稻氮肥利用效率的新闻虽因疫情防控消息而被淹没,但其在业内引起了较大关注。这一研究荣登《科学》杂志封面,深化了对植物赤霉素信号传导和氮素响应之间复杂相互作用机制的理解,是傅向东团队十多年来深耕赤霉素和氮素协同调控水稻生长发育机制的又一重磅成果。

通俗来说,傅向东的研究内容是如何在减少氮肥使用的情况下提高水稻产量。他的办公室里,小麦遗传育种学家、中国科学院院士李振声题字非常醒目,这正是傅向东的初心和快乐源泉。“能将自己的研究兴趣和国家需求结合在一起,是非常幸福的事。”傅向东说。

“没办法,我就喜欢搞研究” 傅向东说,他对遗传学的兴趣从高中就开始了。在中学生物课中,对人类ABO血型的遗传让他产生了兴趣。“我觉得太有意思了,A型的父亲和B型的母亲,可以出现A型、B型、AB型,还可能会有O型血的小孩。这是为什么?”回忆那时候最喜欢做的是通过一系列附加条件推导出父母血型的一类遗传题目。

高考填报志愿时,当其他学生还对专业迷茫时,傅向东坚定选择武汉大学生物系遗传学专业。他笑着说:“当时有老师劝我考虑一下热门专业,但我这人一旦有了想法就会坚持。”

这种执拗让他总是喜欢挑战难题。在英国留学期间,他师从英国皇家学会会员、牛津大学教授尼克哈伯德(NicholasP.Harberd),这位著名遺傳學家专注于赤霉素调节植物生长发育机理研究上世纪60年代,以降低农作物株高半矮化育种为特征使得全世界水稻、小麦产量翻了一番解决温饱问题。早在30年代科学家们已经发现赤霉素能够促进植物生长但具体如何调控不清楚,他所在实验室主要工作就是利用拟南芥模型植物来研究赤霉素调控机理。

半个多世纪之后,被打上“绿色”烙印的小麦让农学领域专家开始被另一项新的问题困扰。“半矮化农作物株高变矮使得它对化肥不敏感带来的后果就是氮肥利用效率也下降了农民大量施肥但并没有获得他们想要产量同时又带来了环境问题。”他说。在英国实验证明“绿色”矮秆品种氨基酸吸收能力降低这一事实。他构建带有‘绿色’矮秆基因和不带矮秆基因近等基因系系统比较两者影响发现植株变短后的吸收及同化能力确实下降。此外虽然分蘖数增加但每穗上的种子数量减少。

如何在现存品种基础上提高其氨基酸利用效率或者现存施用条件下增加每穗穗粒数成为他心头的问题。个人兴趣与国家需要相结合 带着两个问题,不满足于拟南芥研究,他更想离实际应用近些内容。他选择回国。当时中科院遗传与发育生物学研究所条件不算好,“但这里是我国功能基因组研究中心,而且气候很好,我想做一些对国家有用的东西。”

当时他不想再进行赤霈质作用机理探究别人都已做几十年“我更想开辟一个新的方向”。他开始解码超级稃形成分子机理目标很明确,就是希望找出关键基因将来可以通过分子育种来提高作物产量。我们从高产品种沈农265克隆直粒穗DEP1,并且运气很好立刻分离出DEP1GW8NPT1LGY3等批次关键性状形成基因为此后由育种师们成功培养出了许多优质新品種。但慢慢地他发现要想减少施用而提升作物生产需解答曾经思考的问题。他说一种化能促进植物发展如人类吃饭一样需要“吃饭”,这一既能吃饱又无需花费时间减“体重”的值正是我国农业迫切寻求解决环境制约问题答案之一。我国农业发展迫切需要解决环境制约问题,所以我要继续前行找到答案!

10余年间探索到与植物氨基酸吸收及利用率密切相关GRF4揭示伴随松弛品种出现代谢平衡协同调控原因并提出了明确方案基于此基础上以水稃产量性状作为切入点找到了NGR5介导红壳蛋白信号途径控制米谷田生活资源营养反应键合作计划希望我们的基础能够与实践经验结合推动技术创新。不要NO.2,更不要Me too

非比寻常的人格魄力,让人们意外地感到舒适安心。一头扎进生命循环——代谢平衡协同过程探究十多年的努力后,我们找到GRF4以及NGR5两个重要节点,它们共同构成了一个令人惊叹的大自然密码。而现在最紧迫的问题是怎么把这些知识转换成实际行动,使得我们的智慧更加真正地服务于人民,让更多的人受益。不仅如此,在这个过程中,也希望能有一些真诚的情感交流,因为只有这样,我们才能更好的理解彼此,最终达到共赢。

最后,由于文本长度限制,本篇文章未能完全展开所有细节,但是对于那些渴望了解更多关于这项突破性的科技成果,以及其潜力影响未来农业生产方式的人来说,这只是冰山一角,而更多精彩内容仍然隐藏在未知之海中,只待勇敢的心灵去触摸、去探索……

标签: