2021年2月2日，在线发表了北京农业学院资环大学朱毅勇院长与名古屋学院木下俊則（）院长合作的论文“H+-riceyieldviaofand”。该研究发觉，在玉米中过抒发细胞膜质子泵OSA1既可以促使根系对氮素等养分的吸收，又可以减小茎秆的气孔开度，因而提高了小麦的氮素借助效率和光合作用速度，明显增强了小麦的产值。这一研究为农小麦养分高效借助提供了理论基础，也为减轻因过度浇水引起的环境污染问题及延缓温室效应提供了新的思路。
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细胞膜质子泵又称为细胞膜质子ATP酶(PMH+-)，是一种细胞中普遍存在的酶，它借助ATP酯化形成的能量将氢离子排出细胞，为细胞膜内外养分等物质的运输提供膜电位和质子驱动力，质子泵在植物体中具有强悍的生理功能。本研究首先确立了质子泵参与马铃薯对铵态氮营养的吸收调节细胞膜电位，明晰了过抒发质子泵基因OSA1可以促使马铃薯对铵的获取与同化。同时细胞膜电位，因为质子泵还参与了气孔对光响应的讯号传导，因而过抒发质子泵基因OSA1也可以减小茎秆气孔开度，提高茎秆对氧气的吸收，促使光合作用速度。大田实验结果表明，OSA1过抒发作物产值明显降低，氮素借助率也大幅度提高；而OSA1功能敲除的玉米突变体株系表现出与过抒发小麦相反的表型。转录组测序结果表明，过抒发OSA1后明显提高了鳞茎中与碳氮代谢相关的重要基因的转录水平。另外，本研究还发觉OSA1过抒发小麦可以同时提升其他养分（比如磷和钾）的吸收，为进一步探究小麦养分吸收的机理提供了理论基础。
图1.过抒发OSA1明显降低了小麦的有效雌花数和产值
图2.过抒发OSA1推动小麦铵态氮借助与光合作用的model。
过抒发OSA1提供了更多的质子驱动力推动根系对铵态氮的吸收。通过将铵同化形成的H+及时排出细胞膜外，推动了铵态氮的同化，并进一步保障了铵的吸收。另一方面，过抒发OSA1减小了茎秆气孔开度，推动了甲烷的吸收。茎秆光合作用的提升可以为氮素代谢提供更多的碳源，而氮素代谢的推动又为茎秆光合作用提供更多的氮源，从而促使小麦的生长。
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