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问答环节|储成才-水稻适应土壤低氮的分子基础
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2021年1月25日，aBIOTECH编辑部特邀中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才研究员分享了“水稻适应土壤低氮的分子基础”的学术报告，期间，观众针对储老师的报告提出很多问题，报告后，责任编辑对问题进行了汇总和整理，储成才老师进行了修改完善，以飨aBIOTECH的读者朋友。
问题整理
Q1: 根据NRT1.1B在籼粳亚种间的位点差异，可以间接证明籼粳稻是平行进化的吗？
水稻起源是单点起源还是多点起源并未有定论，从最近Nature发表文章看，籼稻和粳稻有各自的祖先，所以在研究中，把籼稻和粳稻的祖先是分开的。
Q2: 除代表性品种外，还有稀有的资源，是否在这些稀有资源中存在其他的遗传位点对除分蘖数外的其他产量要素有N高效影响？
GWAS基本上无法找到稀有位点突变。该研究设计有从进化角度去思考。所以采用了从全球不同国家和地区收集的Mini-Core，其大多为农家品种，也就是说主要是在没有大量施用化肥的情况下选育的。不同地区农家品种都选择高产，会有一个殊途同归的效应，从基因组层面，就应该能够找到主效QTL，希望大家在读这篇文章时能体会这一点。
Q3: 粳稻氮利用率低的进化优势是什么？籼稻选择氮利用率高的优势是什么？
育种就是个选择突变体的过程，如果没有突变，就选择不了，所以像刚才讲到的， 在粳稻野生稻祖先NRT1.1B基因型只有氮低效一种，所以无论如何选择，都只能是氮低效的，因此谈不上进化优势。我们祖先在早期从籼稻野生稻驯化选择，总希望会获得高产，带有氮高效NRT1.1B基因型的材料会有更多的分蘖产生，导致高产，因此，单从NRT1.1B进化讲，籼稻选择氮利用率高的优势就是相同条件下获得更高产量。
Q4: 有没有找到LBD的直接结合位点？
找到了，在29bp上游大概50bp的位点。
Q5: TCP19基因在其他分蘖作物比如小麦中的同源基因是否已克隆，另外您说的这个基因表达差异的取材位置是分蘖节吗？还是其他的位置器官。
TCP19基因在小麦中应该没有被克隆，我们也在试，看看在小麦中能否有效果，取材的位置是分蘖节。
Q6: 请问NRT1.1B和TCP19优异等位变异哪个对氮吸收和TRN更有效?未来是否有可能把这两个优异等位基因，快速聚合在一个栽培品种中?
这个没有比较，我个人感觉TCP19对氮响应比NRT1.1B分蘖氮响应可能更高一些；把这两个优异等位基因聚合在一起是可能的，但是聚合在一起是否会更高效，需要试验证明。这两个基因都可调控下游氮吸收和利用相关基因，一个基因已经能达到提高氮肥利用的效果，两个基因是否有叠加效应，很难说，需要试验证明。
2.GWAS所用110多份材料囊括了几种类型水稻？
- 所有的水稻类型，文章中有具体每种类型的数目。
3.TCP19编码区的Indel是否包含DNA结合domain？
- 编码区indel没有找DNA结合domain，相关工作还在做。
4.有无影响下游靶基因的结合？
- 没有做。
5.除DLT外，是否还鉴定到其他与分蘖相关的TCP靶基因？
- 没有。
Q8: 利用芯片比较分析TCP19与DLT的表达谱时，该芯片包含全基因组的基因？还是只包括N响应相关基因？
全基因组的基因。
Q9: N高效利用是否依赖于作物不同个体生长发育阶段的需N水平
可能依赖，不同的品种氮响应是不一样的。
Q10: 人们对氮肥投入与生物固氮两者之间是否有一定的竞争关系？
水稻不是共生固氮的，有些根际微生物影响氮代谢，两者之间可能有关系，2019年白洋老师和我们讲的NRT1.1B籼粳稻氮肥利用的差别，不仅是植物基因上的差别，籼粳稻招募与氮代谢相关根际微生物的差别有关，但不是共生固氮。
Q11: 在突破生物固氮效率限制的基础上，不依赖于化肥的投入，实现农业的可持续发展，想听听您的看法。
共生固氮对植物来讲是一个需消耗大量能量的过程，生物固氮可以作为一个补充，但不是说生物固氮是解决农业可持续发展的一个方向。
Q12: Koshi改良后，NUE上升了，产量上升了，但品质会有影响吗？
这个是很多人关心的问题，我们没有测定TCP19改良水稻的品质。NRT1.1B引起氮利用率升高，是否引起蛋白含量升高，我们做过检测。因为蛋白含量升高，对米质下降是非常明显的，最好的大米蛋白含量不能超过6%，我们检测NRT1.1B对氨基酸、蛋白质的含量没有显著影响。
Q13: 土壤氮含量是最近年的数据，也和化肥诞生和使用密切相关。但是种质材料的TCP19优势基因型是在水稻几千年进化中不断积累形成的。如果单独用地方种去看单倍型的分布，是不是也符合这样的规律？因为您分析的这个显著负相关是基于3k的数据，这里面包括一半多是现代改良种。
是符合这种规律，就是把土壤的氮含量，无论是施加的还是自然有的，去做关联，而不是施肥的量，但施肥高，土壤氮含量肯定也高，施肥低，土壤氮含量也低。我们选的42个国家的品种，排除了降雨量、温度等一些因素，可以参考文章有详细描述。
Q14: 请问既然前期也测了不同品种的NUE，为什么不直接用NUE作为表型去关联而选取TRN呢？用同样的模型去做GWAS，将所用表型数据从TRN替换为NUE，是否也能关联到这个显著的位点呢？
NUE是以产量计，单位面积施肥得到的产量增加值，它反映在每个性状里面，所以对于一个极其多样性的群体，NUE的绝对值作为表型质做GWAS是没有意义的，也是做不出任何东西的。
Q15: 针对TCP氮高效基因型的检测或选育分子标记有吗？
有，有序列，标记就可以自己开发。
Q16: 请问一下储老师，LBD和TCP19，有没有做过研究，更加偏向于响应铵态氮，硝态氮，还是有机氮呢？
主要是硝态氮。
Q17: GWAS的结果只有这一个显著位点吗？是否还有其它的，当时是怎么取舍的呢？
只有这一个显著位点，用这个群体，这个指标，只能找到这一个点。
Q18: 您在将长29bp的序列进行敲除时，是将两个品种进行了全测序吗？
没有全测序，就是敲除特定的序列。
Q19: 请问GWAS分析中除了TCP19外，另两个基因也有显著相关性吗？如果把LBD和DLT做GWAS分析也能有显著性吗？
我们的GWAS分析只有一个位点TCP19。
Q20: TCP与水稻分蘖芽的伸长有关系，分蘖芽的产生是否也与氮相关呢？
这个不清楚，我们只针对TCP19或者DLT，它是影响分蘖芽的伸长的，不是影响分蘖芽起始。
Q21: 请问您觉得为什么CDS区域的36bp与promoter 19bp Indel关联性很好，怎么解释？
因为太近了，所以是连锁的。
Q22: 在旱作如小麦与水稻中进行营养元素的利用效率研究是否有些不同？比如水稻用水培能模拟自然田间情况，但是小麦用水培怕是不能真正反映正常地里的情况。
我们试验是在田里，不是在水培条件下做的。小麦水培能否真正反映正常地里的情况不知道。
Q23: 在旱作如小麦与水稻中进行营养元素的利用效率研究是否有些不同？比如水稻用水培能模拟自然田间情况，但是小麦用水培怕是不能真正反映正常地里的情况。
氮通过影响LBD的表达，LBD再影响TCP的表达。
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