新技术有望让水稻“耐寒又省肥”
中国科学院植物研究所发现一个名为CHPO的“智能分子模块”，可动态调控水稻耐寒性与氮吸收，在寒害后提升稳产能力并减少氮肥依赖，为培育耐寒、氮高效利用的水稻新品种提供分子工具。
先说几个核心判断。全球气候变暖带来的极端天气越来越频繁了，区域性寒潮对农作物的打击往往是毁灭性的——要么大幅减产，要么直接绝收；与此同时，农田里超量施用氮肥导致的面源污染也在持续恶化。说白了，既要让庄稼扛得住冻，又得提高氮肥的利用效率，这件事儿已经成了农业领域最棘手的难题之一。
好消息是，中国科学院植物研究所种康院士团队最近有了突破性进展。他们发现了一个名为CHPO的“智能分子模块”，这个发现有望为培育耐寒、稳产且氮高效利用的水稻新品种，提供实实在在的分子工具和育种思路。相关成果已经在北京时间6月17日在线发表在《自然》期刊上。
水稻是典型的喜温作物，一旦遭遇寒害，生长受阻是小事，严重时直接导致绝收。过去很长一段时间，农户们的应对策略很朴素：拼命多施氮肥，指望水稻在冻伤之后能赶紧重新分蘖、缓过劲来。但问题在于，水稻在寒灾后的恢复能力到底有没有独立的遗传机制在调控？而植物又是如何在“硬扛冻”和“高效用氮”这两件事之间做好平衡的？业界对此一直缺少系统的认知。
上图展示的是CHPO调控水稻耐寒性以及在寒害后促进分蘖再生的分子机制。（图片来源：中国科学院植物研究所）
这一次，研究团队拿粳稻品种“空育131”和籼稻品种“浙辐802”构建了重组自交系群体，把“寒害后分蘖再生率”作为衡量水稻寒害韧性的核心指标，成功定位到一个控制该性状的主效位点——qCR2，并从中克隆出关键基因CHPO。
这里有个很有意思的机制。粳稻型的CHPOjap基因，能够根据环境温度的变化，动态调整水稻的生长发育策略。你可以把它想象成一个“智能开关”：当寒害来袭时，它立刻激活耐寒相关的基因表达，增强植株的抗冻能力；等到气温回升、进入恢复期时，它又转而直接激活氮吸收基因，同时抑制那些抑制分蘖的负调控基因——这样一来，水稻不仅能更快地从寒害中缓过来，还减少了对额外氮肥投入的依赖。这才是真正的关键所在。
田间试验的数据也很有说服力。无论在不同氮肥条件下，携带CHPOjap的水稻植株，单株产量和氮肥利用效率都显著高于普通水稻；而如果把这个基因敲掉，表现就完全相反。实践表明，CHPOjap在提升寒害后的稳产能力、以及氮肥利用效率方面，确实潜力巨大。
从理论层面看，这个发现以及背后新机制的阐释，具有重要的科学意义；而从应用前景来看，更值得期待。
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