Abstract
Background: Productive agriculture needs a large amount of expensive nitrogenous fertilizers. Improving nitrogen use efficiency (NUE) of crop plants is thus of key importance. NUE definitions differ depending on whether plants are cultivated to produce biomass or grain yields. However, for most plant species, NUE mainly depends on how plants extract inorganic nitrogen from the soil, assimilate nitrate and ammonium, and recycle organic nitrogen. Efforts have been made to study the genetic basis as well as the biochemical and enzymatic mechanisms involved in nitrogen uptake, assimilation, and remobilization in crops and model plants. The detection of the limiting factors that could be manipulated to increase NUE is the major goal of such research
Scope: An overall examination of the physiological, metabolic, and genetic aspects of nitrogen uptake, assimilation and remobilization is presented in this review. The enzymes and regulatory processes manipulated to improve NUE components are presented. Results obtained from natural variation and quantitative trait loci studies are also discussed
Conclusions: This review presents the complexity of NUE and supports the idea that the integration of the numerous data coming from transcriptome studies, functional genomics, quantitative genetics, ecophysiology and soil science into explanatory models of whole-plant behaviour will be promising
چکیده
پیش زمینه: کشاورزی پربار نیازمند مقدار زیادی از کودهای نیتروژن است. ارتقاء کارای استفاده از نیتروژن (NUE) در گیاهان زراعی اهمیت کلیدی دارد. تعاریف NUE وابسته به اینکه آیا گیاهان برای تولید زیست توده یا عملکرد دانه مورد استفاده قرار می گیرند متفاوت است. با این حال، برای بسیاری از گونه های گیاهی NUE به طور اساسی به این بستگی دارد که گیاه چگونه نیتروژن معدنی را از خاک می گیرد، نیترات و آمونیوم را همانندهسازی میکند، و نیتروژن آلی را بازیابی میکند. تلاشهایی برای مطالعه اصول ژنتیکی و همچنین مکانیسم های بیوشیمیایی و آنزیمی دخیل در جذب، تثبیت، و متحرک سازی مجدد نیتروژن در گیاهان زراعی و گیاهان مدل انجام شده است. تشخیص حضور فاکتورهای محدود کننده ای که می توانند برای افزایش NUE دستورزی شوند، هدف اصلی اینگونه تحقیقات است.
دورنما: یک آزمایش کلی از جنبه های ژنتیکی، متابولیکی و فیزیولوژیکی جذب، تثبیت و متحرک سازی مجدد در این مقاله مروری ارائه شده است. آنزیمها و فرایندهای تنظیمی که برای بهبود اجزای NUE دستورزی شدند ارئه گردیده اند. نتایج بدست آمده از مطالعات لوکوس های با تنوعات طبیعی و کمی صفات نیز بحث شده اند.
نتایج: این مقاله مروری پیچیدگی NUE را ارائه می دهد و از این ایده که الحاق اطلاعات عظیم حاصل شده از مطالعات ترانسکریپتوم، ژنومیکس عملکردی، ژنتیک کمی، دانش خاک و فیزیولوژی بوم شناختی در مدل های روشنگر رفتار تمام گیاه امیدبخش خواهد بود، حمایت می کند.