加州大学戴维斯分校植物生物学家Siobhan Brady在她的实验室中检查番茄植物的根。Brady的团队和冷泉港实验室的同事已经发现了允许植物根系吸收和处理氮的基因网络。该信息可以帮助培育新的作物品种。

利用机器人技术，计算机和先进的遗传学，加州大学戴维斯分校和冷泉港实验室的研究人员正在揭示植物根系如何吸收和代谢氮，这是植物生长和作物产量的关键。他们的最新着作于10月24日在“自然”杂志上发表。

“氮代谢对于生长非常重要，”加州大学戴维斯分校植物生物学副教授，该论文的资深作者Siobhan Brady说。一百多年前氮肥的发明使农业生产力大规模扩大，为数十亿人提供食物。但与此同时，多余农药流入土壤，水道和海洋的径流会产生许多负面影响。

通过了解控制植物如何吸收和利用氮的基因，Brady等科学家希望为植物育种者提供工具，以生产需要较少肥料或更好地利用它的作物品种。

“我们知道参与氮同化和运输的基因，但我们并不了解氮代谢受到调节的所有方式，”布拉迪说。

更重要的是，大多数这些调节基因，称为转录因子，因为它们控制其他基因的转录(或活性)，已经在茎，芽和叶中被鉴定出来 - 但在根中没有多少，其中氮实际上进入植物中土壤。

科学根源

布雷迪的实验室旨在发现塑造植物根系如何生长和生长的基因网络。由于氮对植物非常重要，研究生Allison Gaudinier和Brady认为氮代谢的转录因子也与其他重要过程有关。

Gaudinier使用机器人技术一次扫描数百个基因的转录因子，将它们组装成网络。Cold Spring Harbor Laboratory的兼职副教授Doreen Ware及其同事使用计算方法来预测哪些基因在网络中最重要。然后加州大学戴维斯分校的团队可以研究这些基因在植物中的作用。

Brady说，这些结果建立了一组核基因，这些基因在氮代谢中至关重要。“如果我们想要培育具有氮效率的植物，我们需要研究这些基因，”她说。“这将开辟很多研究。”

Ware是美国农业部农业研究局的科学家。该论文的其他作者有：加州大学戴维斯分校，Joel Rodriguez-Medina，Anne-MaaritBågman，Jessica Foret，Michelle Tang，李宝华，Daniel Runcie和Daniel J. Kliebenstein;Lifang Zhang，Andrew Olson和Christophe Liseron-Monfils在纽约冷泉港实验室;Shane Abbitt，Bo Shen和Mary J. Frank，DuPont Pioneer，Johnston，Iowa。

这项工作得到了杜邦先锋的支持，得到了美国国家科学基金会，霍华德休斯医学研究所和加州大学奖学金的额外支持。