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氮是植物生长和作物生产中不可或缺的大量营养元素，也是全球粮食安全和环境保护面临的主要限制因素之一。在这一背景下，提升作物的氮利用效率(NUE)显得尤为关键。玉米作为全球种植面积最广的作物之一，在氮素吸收、分配和利用方面的研究进展对于推动农业可持续发展具有深远影响。
2024年11月6日，中国农业大学资源与环境学院、国家农业绿色发展研究院袁力行教授和李建芳青年研究员团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“Genetic and molecular mechanisms underlying nitrogen use efficiency in maize”的综述论文。该综述系统阐述了玉米氮素吸收、转运、同化和再分配的遗传和分子机制，总结了调控玉米氮高效根构型的关键机制，以及玉米根系与根际微生物互作促进氮素吸收的重要机理，并构建了玉米氮素信号感知和传导的调控网络。
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该综述以氮素在玉米体内的吸收和代谢过程为主线，详细讨论了硝态氮和铵态氮运输的调控机制，根系发育如何适应土壤中氮素分布，以及氮素如何影响根系的生长发育。同时，探讨了菌根真菌和根际微生物对玉米氮吸收利用效率的影响，以及玉米与微生物之间复杂的相互作用。此外，介绍了玉米中氮素同化和再分配过程中关键酶、氨基酸转运体和转录因子的生物学功能及其调控机制，并总结了玉米中氮素信号的感知和传导机制。最后，展望了玉米氮利用效率遗传调控和精确设计的发展方向。
玉米中氮素吸收、转运、同化、再动员及根系构型调控关键组分
影响玉米氮利用效率的四个过程：根系氮素吸收、根部至冠部的氮素转运、氮素同化、氮素再分配。LATS，低亲和力硝态氮吸收系统；HATS，高亲和力硝态氮吸收系统；BETL，胚乳基底转移层。
作者简介
中国农业大学资源与环境学院青年研究员李建芳、博士后曹怀荣、博士研究生李舒心为该论文共同第一作者，袁力行教授和李建芳青年研究员为共同通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、中国农业大学高层次引进人才科研启动经费和拼多多—中国农业大学研究基金资助。
