【新华社】我国科学家首次绘制水稻菌根共生自我调节的奥秘图谱

磷是植物生长发育必需的三大营养元素之一,植物根系可直接从土壤中吸收磷,也可以通过与菌根真菌共生从外界环境获取磷。

我国科学家最新一项研究发现,植物无论通过哪种途径吸收磷,均受到植物体内的“磷信号”网络统一调控,首次绘制出水稻—丛枝菌根共生的转录调控网络图。相关研究论文12日发表于国际权威学术期刊《细胞》。

据该项研究负责人、中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究员介绍,植物和丛枝菌根真菌建立的共生,是自然界中最古老的共生关系,丛枝菌根真菌提供给宿主植物的磷元素,占宿主植物总磷获取量的70%以上。过去研究发现,植物可根据自身的磷营养状态,调控其与丛枝菌根真菌之间的共生,称为菌根共生的自我调节。但菌根共生自我调节的机制一直是未解之谜。

在对水稻—丛枝菌根共生的研究中,王二涛研究组以水稻菌根共生相关基因的转录调控区域为“诱饵”,筛选水稻转录因子文库,首次绘制了丛枝菌根共生的转录调控网络,鉴定到多个参与调控丛枝菌根共生的转录因子,其中转录因子PHR处于该调控网络的核心。

之前的研究发现,PHR是调控植物根途径磷吸收的核心转录因子。王二涛研究组进一步研究发现,PHR也是调控植物—丛枝菌根共生的核心转录因子。在低磷条件下,PHR能够结合激活菌根共生相关的表达,促进菌根共生;反之则会关闭这一表达,堪称水稻的“磷获取的总开关”。

目前,我国在农业生产中,为提高农作物产量,主要依靠大量施加氮肥和磷肥来实现增产,但同时也造成了环境污染。业内专家认为,今后通过提高水稻PHR基因表达,有望使水稻更加充分地吸收磷营养,降低农业磷肥的施用,为农业生产可持续发展提供新的方案。

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