氮肥过量施用不仅造成资源浪费，还引发水体富营养化、温室气体排放等环境问题。提高小麦在低氮条件下的适应能力，培育氮高效品种，是实现可持续农业的关键。解析小麦响应低氮条件下的遗传调控网络，挖掘关键基因的优异等位变异，可为分子育种提供理论依据和实用工具。

近期，河南师范大学小麦生理生态团队联合中国农业科学院作物科学研究所和宁夏农林科学院完成的题为“Adaptive haplotypes shaped by natural variations in key nitrogen-responsive genes underlie low-nitrogen tolerance in wheat”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

该研究通过转录组分析、基因功能验证、群体遗传分析和单倍型解析，系统探究了小麦响应低氮条件的遗传基础。转录组结果显示，TaNLP1-5A、TaNRT1.1B-1A、TaNFYA1-6B和TaTCP19-6A在缺氮条件下均被诱导表达，其中TaNLP1-5A的诱导最为显著；过表达该基因可显著提高低氮下小麦的叶绿素含量、叶长和地上部干重，证实其为低氮耐受性的正调控因子。

在此基础上，研究团队利用307份春小麦自然群体，分析了四个基因启动子及编码区的序列多态性，开发了四个InDel功能标记（Indel-110、Indel-601、Indel-1829和Indel-746），将每个基因分为两种主要单倍型。利用这些标记对包含 307 份材料的小麦多样性群体进行基因分型，单倍型-性状关联分析表明，TaNLP1-5A-HapII、TaNRT1.1B-1A-HapⅠ、TaNFYA1-6B-HapII和TaTCP19-6A-HapII为优异单倍型，与降低株高、增加穗长、提高千粒重和产量等优良性状显著相关。

值得注意的是，将这四种优异单倍型聚合后表现出显著的累加效应——携带优异单倍型数量越多（从0到4个），株高降低、穗长增加、穗粒数增多、产量提高，其中聚合全部优异单倍型的材料在所有性状上表现最优。

基于上述发现，研究团队提出了基于单倍型的小麦低氮适应模型，在该模型中，将多个优异单倍型整合到单个遗传背景中，预计将协同增强低氮条件下的产量稳定性，为培育氮高效、可持续的小麦品种提供了理论依据和实用的分子标记资源。

图1 TaNLP1-5A的单倍型分析及与小麦农艺性状关联分析结果

图2 低氮条件下优异单倍型聚合对小麦农艺性状的累积效应

图3 低氮条件下基于单倍型的小麦低氮适应与产量形成模型

河南师范大学张黛静教授、中国农科院作科所李甜研究员和宁夏农林科学院张维军副研究员为共同通讯作者。河南师范大学硕士研究生李若娜、范志瑶、宁夏农林科学院作物所助理研究员曹丽娜为该文共同第一作者。

本研究得到了国家自然科学基金（32572359）、宁夏重点研发计划（2025BBF01010）、石家庄市科技计划（2524901602A）以及中科合肥智能育种加速器创新研究院有限公司（GS2025ZX011）的资助。

Cite the article:

Ruona Li, Lina Cao, Zhiyao Fan, Linyi Qiao, Ziyi Yan, Shuaifeng Geng, Lingqi Kong, Weijun Zhang, Tian Li, Daijing Zhang. 2026. Adaptive haplotypes shaped by natural variations in key nitrogen-responsive genes underlie low-nitrogen tolerance in wheat. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.04.040

https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.04.040

Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》, JIA）由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.4，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中国科学院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。