磷是植物生長發(fā)育必需的三大營養(yǎng)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(huán)境獲取磷。

我國科學(xué)家最新一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，植物無論通過哪種途徑吸收磷，均受到植物體內(nèi)的“磷信號”網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一調(diào)控，首次繪制出水稻—叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖。相關(guān)研究論文12日發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》。

據(jù)該項(xiàng)研究負(fù)責(zé)人、中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)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(guān)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(fā)現(xiàn)，植物可根據(jù)自身的磷營養(yǎng)狀態(tài)，調(diào)控其與叢枝菌根真菌之間的共生，稱為菌根共生的自我調(diào)節(jié)。但菌根共生自我調(diào)節(jié)的機(jī)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(guān)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域?yàn)椤罢T餌”，篩選水稻轉(zhuǎn)錄因子文庫，首次繪制了叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，鑒定到多個參與調(diào)控叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄因子，其中轉(zhuǎn)錄因子PHR處于該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的核心。

之前的研究發(fā)現(xiàn)，PHR是調(diào)控植物根途徑磷吸收的核心轉(zhuǎn)錄因子。王二濤研究組進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PHR也是調(diào)控植物—叢枝菌根共生的核心轉(zhuǎn)錄因子。在低磷條件下，PHR能夠結(jié)合激活菌根共生相關(guān)的表達(dá)，促進(jìn)菌根共生；反之則會關(guān)閉這一表達(dá)，堪稱水稻的“磷獲取的總開關(guān)”。

目前，我國在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為提高農(nóng)作物產(chǎn)量，主要依靠大量施加氮肥和磷肥來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，但同時也造成了環(huán)境污染。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，今后通過提高水稻PHR基因表達(dá)，有望使水稻更加充分地吸收磷營養(yǎng)，降低農(nóng)業(yè)磷肥的施用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展提供新的方案。

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