2026年9月9日，《Nature Communications》在线发表了我院许为钢院士团队完成的题为“An elite allele TaNPF7.6-A1mod enhances nitrogen use efficiency and grain yield in wheat”的研究论文。该研究鉴定到小麦氮高效正调控基因TaNPF7.6-A1，解析了优异等位变异TaNPF7.6-A1mod通过蛋白互作强度差异调控自身表达、协同提升氮转运活性与NUE的分子机制，为小麦氮高效分子育种提供了关键基因资源和全新调控范式。 1. NUE相关候选基因TaNPF7.6-A1的鉴定与优异等位变异发掘
       研究以244份小麦种质为材料，针对氮积累量（NAA）、籽粒氮积累量（GNA）两个NUE核心性状开展候选基因关联分析（CGAS）和全基因组关联分析（GWAS），定位到1A染色体上的候选基因TaNPF7.6-A1，属于NPF硝酸盐转运蛋白家族。其编码区存在一个保守SNP导致第431位缬氨酸突变为丙氨酸，形成两个等位型：TaNPF7.6-A1mod和TaNPF7.6-A1lan，其中携带TaNPF7.6-A1mod的材料在正常氮和低氮条件下均表现出更高的NAA、GNA和籽粒产量，且该等位基因的转录水平显著高于TaNPF7.6-A1lan。 2. TaNPF7.6-A1mod正向调控小麦氮素利用效率与籽粒产量
       通过构建近等基因系、过表达和CRISPR敲除株系进行功能验证，发现TaNPF7.6-A1mod在拔节期分蘖基部、开花期旗叶和穗部高表达，可显著提升小麦植株生物量、地上部氮素积累量，促进氮素向穗部和籽粒的优先分配，最终通过增加有效穗数提升籽粒产量，且该功能在郑麦7698、Fielder等不同遗传背景中均稳定存在。原位杂交显示该基因在分蘖基部维管束的木质部表达，过表达株系木质部汁液中硝酸盐浓度显著升高，证实其参与硝酸盐从根系向地上部的转运过程。 3. TaNPF7.6-A1是定位于液泡膜的硝酸盐转运蛋白，TaNPF7.6-A1mod转运活性更高
       表达模式分析显示TaNPF7.6-A1优先响应硝酸盐诱导，主要在地上部维管组织表达。亚细胞定位证实其定位于液泡膜，非洲爪蟾卵母细胞异源表达、15N同位素示踪和非损伤微测技术结果显示，TaNPF7.6-A1介导硝酸盐从液泡向细胞质的外排，且TaNPF7.6-A1mod的硝酸盐转运活性显著高于TaNPF7.6-A1lan，可显著提升小麦根系硝酸盐吸收速率和根冠转运效率。 4. 转录因子TaEIL3直接结合并激活TaNPF7.6-A1的表达
       通过3D结构互作预测结合分子验证，鉴定到乙烯信号通路核心转录因子TaEIL3可特异性结合TaNPF7.6-A1启动子上的保守基序，正向激活其表达。功能验证显示TaEIL3过表达可显著提升小麦硝酸盐吸收转运能力、NUE和籽粒产量，而敲除株系表现相反；病毒介导的基因沉默实验证实TaEIL3对NUE的调控依赖于TaNPF7.6-A1。但双荧光素酶实验显示TaEIL3对两种等位基因的启动子激活能力无显著差异，说明等位基因的表达差异并非由启动子变异导致。 5. 等位变异通过调控与TaJAZ1的互作强度改变TaJAZ1的核质分布，介导表达差异
       酵母双杂交筛选得到TaNPF7.6-A1的互作蛋白TaJAZ1（茉莉酸信号通路抑制因子），生化实验证实TaNPF7.6-A1mod与TaJAZ1的互作强度显著高于TaNPF7.6-A1lan，更强的互作可将更多TaJAZ1滞留在细胞质中，减少其在细胞核内的积累。进一步研究发现核内TaJAZ1可与TaEIL3互作，抑制TaEIL3对TaNPF7.6-A1的转录激活；携带TaNPF7.6-A1mod的材料中核内TaJAZ1含量更低，因此TaNPF7.6-A1的表达水平更高，最终形成“蛋白互作强度差异→转录抑制因子核质重分配→自身表达量差异”的自调控闭环。 6. TaNPF7.6-A1mod的育种价值与地理分布特征
       多年高密植田间试验显示，TaNPF7.6-A1mod近等基因系和过表达株系的籽粒产量在正常氮条件下提升15.11%-19.50%，低氮条件下提升10.91%-17.77%，同时籽粒氮含量也显著提升，打破了产量与蛋白含量的负相关权衡。全球1007份小麦种质的等位基因分布分析显示，TaNPF7.6-A1mod在现代品种中的频率（67.4%）远高于地方品种（14.36%），地理上集中分布于地中海周边高产区，且在中国现代育种过程中受到持续的正向选择，频率从1980年前的22.22%提升至2010年后的81.05%，是小麦氮高效育种的核心优异等位基因。        本研究首次揭示了小麦NPF家族基因通过蛋白互作强度差异调控自身表达的全新机制，拓展了植物氮素转运调控的理论认知；鉴定到的TaNPF7.6-A1mod优异等位基因可同时提升小麦产量和籽粒氮含量，且在不同遗传背景和氮素环境下均表现稳定，具有极高的育种应用价值。未来可通过分子标记辅助选择或精准基因编辑将该等位基因导入主栽小麦品种，培育氮高效高产品种，减少氮肥投入，助力农业绿色可持续发展。
       我院许为钢院士为该论文的通讯作者。我院博士生江迪、河南省农业科学院彭超军副研究员为本论文的共同第一作者。相关工作还得到了中国农业科学院作物科学研究所夏兰琴研究员，中国科学院遗传与发育生物学研究所童依平研究员，华中农业大学章元明教授，河南大学周云教授，我院王道文研究员和郑宏远研究员提供的帮助和指导。该研究获得国家重点研发计划（2022YFD1200204）、河南省科技攻关项目（262102111135）、河南省科技研发计划联合基金（222301420025、232301420027）、神农种业实验室“一流课题”（SN01-2022-01）、国家现代农业产业技术体系专项（CARS-03）以及河南省重大科技专项（231100110100）等项目的资助。
       原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-76836-2