南京农业大学研究生，南京农业大学研究生院
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近日，南京农业大学范晓荣团队在Science Advances上发表了题为High-temperature adaptation of an OsNRT2.3 allele is thermoregulated by small RNAs的研究论文。该研究 经过5年的田间实验从239份水稻种质资源中筛选到一个先前未鉴定的硝酸盐转运蛋白基因 OsNRT2.3 的等位基因，此等位基因可以使水稻在高温下保持高产和高氮素利用效率 （NUE） 。
气候变化降低了全球主要作物的产量，对农业系统构成了重大威胁。气候变化的两个后果，干旱和热胁迫的预期发生率较高，将严重影响作物的氮（N）的吸收和利用效率，从而进一步限制作物产量。特别是夜间温度升高显著降低了水稻的生长和产量。
该研究证明，OsNRT2.3 5’UTR发生SNP的HTNE-2（High Temperature resistant and Nitrogen Efficient-2）水稻品种通过提高OsNRT2.3a和OsNRT2.3b的翻译效率，从而使水稻品种在夜间温度升高的环境中依然保持较高的产量。在自然田间条件和人工控温环境下，利用HTNE-1（对照组）和HTNE-2的杂交材料和EMS技术得到的Tilling材料进一步证实了OsNRT2.3 5’UTR的SNP具有耐高温和提高NUE的特性。
该研究还在不同温度下通过分子动力学模拟与OsNRT2.3结合的小RNA（sNRT2.3-1和sNRT2.3-2）的三维结构表明小RNA对温度的变化比较敏感。此外还利用DMS-MapSeq技术对水稻体内OsNRT2.3a/b的RNA二级结构进行了检测，实验数据表明OsNRT2.3b在体内可能具有很强的RNA二级结构或被蛋白质、复合物紧密结合，说明OsNRT2.3b 具有较好的稳定性。因此小RNA会更易和OsNRT2.3a结合，从而抑制其转录翻译。并且OsNRT2.3 5’UTR的SNP会抑制sNRT2.3-1和sNRT2.3-2的转录。这也阐释了在高夜温环境中，OsNRT2.3 5’UTR的SNP可以水稻具有耐受高温和高氮素利用效率的优良特性。
OsNRT2.3的作用机制模型
南京农业大学资源与环境学院范晓荣教授为通讯作者，博士生张勇为第一作者，日本甲南大学的Hisae Tateishi-Karimata、Tamaki Endoh、浙江大学的金琼丽博士等也参与了本工作，Luis Rafael Herrera-Estrella、徐国华教授、沈其荣教授、傅向东研究员、郭世伟教授、王智烨研究员等为本研究做出了重要贡献。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc9785
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