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          【新華社】我國科學家首次繪制水稻菌根共生自我調節的奧秘圖譜

          文章來源:分子植物科學卓越創新中心  |  發布時間:2021-10-14  |  【打印】 【關閉

            

          磷是植物生長發育必需的三大營養元素之一,植物根系可直接從土壤中吸收磷,也可以通過與菌根真菌共生從外界環境獲取磷。

          我國科學家最新一項研究發現,植物無論通過哪種途徑吸收磷,均受到植物體內的“磷信號”網絡統一調控,首次繪制出水稻—叢枝菌根共生的轉錄調控網絡圖。相關研究論文12日發表于國際權威學術期刊《細胞》。

          據該項研究負責人、中國科學院分子植物科學卓越創新中心王二濤研究員介紹,植物和叢枝菌根真菌建立的共生,是自然界中最古老的共生關系,叢枝菌根真菌提供給宿主植物的磷元素,占宿主植物總磷獲取量的70%以上。過去研究發現,植物可根據自身的磷營養狀態,調控其與叢枝菌根真菌之間的共生,稱為菌根共生的自我調節。但菌根共生自我調節的機制一直是未解之謎。

          在對水稻—叢枝菌根共生的研究中,王二濤研究組以水稻菌根共生相關基因的轉錄調控區域為“誘餌”,篩選水稻轉錄因子文庫,首次繪制了叢枝菌根共生的轉錄調控網絡,鑒定到多個參與調控叢枝菌根共生的轉錄因子,其中轉錄因子PHR處于該調控網絡的核心。

          之前的研究發現,PHR是調控植物根途徑磷吸收的核心轉錄因子。王二濤研究組進一步研究發現,PHR也是調控植物—叢枝菌根共生的核心轉錄因子。在低磷條件下,PHR能夠結合激活菌根共生相關的表達,促進菌根共生;反之則會關閉這一表達,堪稱水稻的“磷獲取的總開關”。

          目前,我國在農業生產中,為提高農作物產量,主要依靠大量施加氮肥和磷肥來實現增產,但同時也造成了環境污染。業內專家認為,今后通過提高水稻PHR基因表達,有望使水稻更加充分地吸收磷營養,降低農業磷肥的施用,為農業生產可持續發展提供新的方案。

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