以作物矮化育种为标志的“绿色革命”使世界作物产量大幅度提高。但矮秆品种一般存在氮肥利用效率降低的缺点，其产量对化肥投入的依赖性很高。过高的氮肥投入不仅增加种植成本，还会造成环境污染。如何突破作物高产和氮高效协同改良的育种瓶颈，实现在减少氮肥投入的前提下提高作物产量，已成为当前农业可持续发展亟待解决的重大问题。

全面解析植物如何吸收利用氮素营养并调节营养代谢和生长发育之间平衡的分子机制和调控网络，有望为实现作物品种高产和氮高效协同改良提供重要解决方案与策略。中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东研究组长期致力于水稻产量和氮肥利用效率的功能基因组研究。2022年5月24日，傅向东研究员应邀在国际重要综述期刊Annual Review of Plant Biology撰写了题为Improving Crop Nitrogen Use Efficiency Toward Sustainable Green Revolution的综述文章。

文章全面回顾了绿色革命的演化进程，剖析了绿色革命品种产量提升和氮肥利用效率下降的分子基础，并着重指出了赤霉素信号途径的阻遏蛋白DELLA在平衡植物生长和碳氮代谢中的重要作用；对植物如何吸收、同化并利用硝态氮和铵态氮以及植物对氮素信号的感知和响应等最新研究进展进行了系统总结；提出了将植物生长发育、氮素代谢和光合作用作为统一整体来研究氮肥利用效率的新思路，着重介绍了利用该方法可实现作物产量和氮肥利用效率协同提高的重要研究成果；并提出了水稻、小麦“少投入、多产出”新一代“绿色革命”株型设计模型，进而实现作物高产和氮高效协同改良的新育种策略。

图1 实现作物高产和氮高效协同改良的新“绿色革命”育种策略

中科院遗传发育所副研究员刘倩（第九批会员）为该论文第一作者，傅向东研究员为通讯作者。本项工作得到国家自然科学基金委、中科院青年创新促进会和前沿科学重点研究项目的资助。

论文链接https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-arplant-070121-015752