本发明公开了一种泛素连接酶基因OsNLA2、蛋白及其在水稻选育中的应用。OsNLA2基因编码蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，cDNA序列如SEQ ID NO.2所示。本发明通过构建水稻OsNLA2基因超表达植株、OsNLA2基因突变体植株，发现通过提高OsNLA2基因表达，可以使正常的水稻米粒粒型大小和千粒重增加，还使低氮下水稻株高增加，通过敲除OsNLA2基因表达，可以使正常的单株稻谷数量和重量增加。OsNLA2基因可用于水稻选育中以改善水稻粒型、千粒重和低氮环境下水稻株高；且还可用于水稻选育中以提高水稻产量。OsNLA2基因在植物种子大小、重量、产量和低氮下株高增加等方面具有重要的应用价值。