精确控制染色质环的挤出有助于提高水稻的可持续绿色革命产量

通过调控RCN2基因的染色质环挤出，可以增强水稻光合作用、氮素吸收和产量，同时不影响有益的半矮秆特性。该研究揭示了自然变异如何打破绿色革命中植物生长与碳氮代谢之间的权衡，为减少氮肥使用、提高高产谷物作物的产量提供了新的育种策略。

摘要

当前全球农作物生产依赖于无机肥料的持续和过量使用；因此，在提高作物产量的同时减少肥料使用对于确保农业可持续性和粮食安全至关重要。本研究发现，水稻TERMINAL FLOWER 1/CENTRORADIALIS同源基因RCN2的自然变体通过抑制染色质环的 extrusion（挤压）作用，增强了光合作用、氮素吸收和谷物产量。RCN2能够竞争性地抑制抑制生长的 DELLA 蛋白与 SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE 转录因子之间的相互作用，从而打破了绿色革命中所面临的植物生长与碳氮代谢之间的平衡。我们证明，在RCN2基因位点靶向含有 CCCTC 结构的绝缘元件，不仅可以实现分蘖与穗分枝的解耦而不影响其半矮化特性，还能改善碳素从源到库的分配以及氮素利用效率，进而提高低氮肥水平下的收获指数和稻谷产量。通过精确调控染色质环的 extrusion 过程，可以为高产谷物作物的育种提供新的策略，从而减少氮肥的使用。