报告题目

　　Modulating the coordination of carbon and nitrogen metabolism enhances a sustainable green revolution yield in rice

个人介绍

　　傅向东

　　博士，研究员，博士生导师，中国科学院院士

　　研究方向

　　1. 植物激素与环境互作调控植物生长-代谢的耦合机制：植物的生长发育受内源激素(如赤霉素、生长素等)和可变环境(如光、土壤氮水平等)的共同影响。系统解析赤霉素与其他植物激素、光和氮营养等互作调控植物生长发育与碳氮代谢适应环境变化的复杂分子网络和分子机制。

　　2. 农作物优质、高产和氮高效协同改良的遗传调控网络解析与设计育种：针对当前我国水稻育种面临的周期长、效率低、品种同质化严重、绿色优质高产多个优良性状难以兼顾等技术瓶颈，布局“基因挖掘-功能验证-基因聚合-品种设计”一体化技术创新链，挖掘高产、优质、氮高效关键核心基因，解析水稻优质、高产和氮高效协同改良的遗传调控网络，为打破“优质不高产”、“高产不高效”育种瓶颈提供多模块组装的品种设计新策略;采用精准的科企合作模式，利用分子设计育种理念，聚合多个优质、高产、氮高效基因，培育绿色优质高产水稻新品种。

报告摘要

　　The green revolution of the 1960’s boosted cereal crop yields in part through worldwide cultivation of the semi‑dwarf green revolution varieties (GRVs). The beneficial semi-dwarfism results from the accumulation of the growth-repressing DELLA proteins. Although semi‑dwarf plant varieties show improved lodging resistance, they require high nitrogen fertilizer inputs to achieve optimal yields. We have shown that the rice DELLA protein SLR1 physically interacts with the transcription factor GRF4 and represses its transactivation activity. Increasing GRF4 abundance in GRVs shifts the GRF4‑DELLA balance toward enhanced nitrogen assimilation and CO₂ fixation, thereby improving grain yield under low‑nitrogen conditions. We further identified the DELLA‑GRF4‑IPS1 regulatory module as a coordinator of growth, carbon assimilation, and nitrogen metabolism. Either enhancing GRF4 activity or reducing the abundance of its downstream target gene IPS1 can uncouple plant height and tillering from nitrogen regulation, leading to increased photosynthesis and grain yield with reduced nitrogen fertilization. In addition, we found that different DEP1 mutant alleles confer distinct nitrogen‑mediated tillering responses. DEP1 interacts directly with DAK1 in a nitrogen‑responsive manner. Enhanced DEP1 accumulation or reduced DAK1 kinase activity inhibits strigolactone (SL)‑mediated regulation of tillering. Collectively, our findings suggest that coordinated regulation of nitrogen‑mediated tillering through crosstalk between G‑protein and SL signaling represents a strategy for enhancing sustainable, high‑yield rice production under reduced nitrogen fertilization levels.

最新研究进展

　　Molecular Plant：：揭示水稻能量代谢与产量协同调控新机制

　　6月23日，中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东院士团队与山西农业大学王拴锁研究员、孔照胜研究员在Molecular Plant在线发表了题为“Dual repression of OsSnRK1β1A by the deubiquitinase OsOTUB1orchestrates energy metabolism and grain yield in rice”的研究论文。该研究成功鉴定出水稻能量感应模块OsOTUB1-OsSnRK1β1A，揭示了去泛素化酶OsOTUB1对OsSnRK1β1A的双重调控机制，阐明了该模块协同调控水稻能量代谢与产量的核心机理。在此基础上，研究团队利用CRISPR/Cas9基因编辑技术适度上调OsSnRK1β1A表达，可显著增加水稻穗粒数，实现产量提升。该基因为水稻高产分子设计育种提供了重要靶点。

　　第二十五届全国植物基因组学大会将于2026年8月19日–22日在内蒙古自治区呼和浩特市召开，大会同期将举办Plant Innovation 首届编辑委员会会议及植物遗传与基因组学专业委员会工作会议，诚邀国内同行参加!大会信息详见官网https://plantgenomics.tri-think.cn

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