2026年5月1日，ICRISAT主导的高粱研究为作物如何在显著减少氮投入下维持生产力提供了新的遗传学见解，为全球农业最紧迫的挑战之一——在降低合成肥的环境和经济成本的同时，维持高粮食产量——提供了变革性的解决方案。

该报告发表在《食品与能源安全杂志》上，提供了新的证据，表明解决方案的一部分存在于作物本身，识别出调控氮利用效率（NUE）的关键基因和遗传机制，NUE是决定植物如何有效吸收、利用和转化氮为产量的关键特征。

氮肥仍是农业中最高的成本之一，但作物通常只使用了30%至40%的氮肥。其余氮肥被环境污染，导致土壤和水资源退化，同时加大农民的经济压力。因此，改善氮肥是减少对化肥依赖且保持产量的关键。

“我们正进入一个农业必须以更少资源生产更多产品的阶段。这项研究表明，答案不仅在于投入品，还在于更聪明的作物。

ICRISAT总干事希曼舒·帕塔克博士表示：“通过改善植物氮的利用方式，我们可以大规模转变生产力和可持续性。”

为此，ICRISAT科学家在两个生长季节评估了ICRISAT基因库中186种不同高粱品种，分别在三种氮管理方案下——0%、50%和100%的推荐施用量。结果显示，氮含量低于50%的谷物产量与全施肥时相当，凸显了该作物在减少投入下维持产量的潜力。

为了理解这种效率的遗传基础，研究人员将全基因组关联研究与RNA测序结合起来，将现场表现直接与植物内部的基因活性联系起来。

“这里真正的创新在于整合多层数据，使我们能够从识别性状，逐步定位在不同氮条件下控制它们的具体基因。

ICRISAT研究与创新副总干事斯坦福·布莱德博士表示：“这种精度对于开发能够以更少投入实现稳定产量的作物品种至关重要，为实现作物系统可持续集约化目标提供了创新路径。”

通过分析186个不同高粱品种在不同氮条件下评估的基因组数据，研究识别出1369个与氮利用效率相关的基因组区域。

通过整合基因组和转录组数据，研究人员发现了10个关键候选基因，这些基因调控高粱如何吸收、运输和利用氮。

“这些发现为作物改良提供了精确的遗传切入点。有了明确的目标，我们可以通过现代育种和基因编辑开发出高效氮的高粱品种。

ICRISAT加速作物改良全球研究项目主任拉曼·巴布博士表示：“最终，这将使农民在减少对昂贵氮肥的依赖的同时维持产量。”

为什么这很重要：

降低化肥成本：农民可以通过显著减少氮投入来维持产量

更高效率：在现场试验中，50%氮施用时可实现类似的产率

减少环境损失：减少氮浸出、径流和排放

可操作的育种途径：明确的遗传目标，用于开发高效氮的品种

跨作物潜力：这些见解可以应用于水稻、小麦和玉米等主要谷物

ICRISAT首席科学家兼全球鹰嘴豆育种负责人、该研究通讯作者Rakesh Srivastava博士强调，这项研究与当前全球化肥危机高度相关，因为它揭示了作为氮代谢主调控者的关键基因。 这些见解为开发更高效的氮肥品种奠定了坚实基础，具有在主要谷物领域的潜在应用，并对提升低投入农业系统的韧性具有重要意义。