由名古屋大學 Toshinori Kinoshita 教授領導的研究小組與南京農業大學(中國)的朱一勇教授合作,開發了一種透過增加水稻中的一個基因來同時增加根部養分吸收和氣孔開放的技術。露天稻田水稻產量增產1%以上。預計將增加糧食產量並減少二氧化碳和化肥消耗。
植物表面有稱為氣孔的孔,由一對保衛細胞組成,在陽光下打開以吸收光合作用所需的二氧化碳。如果能夠拓寬氣孔,同時促進根部養分吸收,增加光合作用,就能顯著提高植物生長和產量,進而減少導致全球暖化的二氧化碳和環境污染,可望減少化學肥料的使用。然而,目前還沒有關於同時增加氣孔開放和根部養分吸收的技術的報告。
研究團隊迄今發現,細胞膜質子幫浦(將氫離子從細胞內部運輸到外部的主要轉運蛋白)在根部養分吸收和氣孔開放中發揮重要作用。因此,當他們培育出過度表現的水稻植株,增加一種細胞膜質子幫浦基因(OSA1)的表達時,根部的氮吸收量增加了1%以上,光合活性增加了20%以上。此外,在四個不同的戶外隔離稻田進行了兩年的產量評估試驗,水稻產量增加了25%以上。
研究小組將使用該技術的植物命名為“泵植物”,並計劃將其應用於各種有用的植物。該公司表示,未來使用不依賴基因改造技術的方法(例如基因組編輯技術和化學化合物)開發“泵植物”,將極大促進其在社會的實際應用。
論文信息:[Nature Communications] 質膜 H+-ATP 酶過度表現透過同時增強養分吸收和光合作用提高水稻產量