研究揭示大豆根瘤中磷穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機制

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所近日解析了大豆維持根瘤中磷穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)機制。該機制的解析拓寬了人們對大豆磷穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機理的理解，為大豆的氮磷高效分子育種提供新的理論基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《植物生理學(xué)》（Plant Physiology）上。

據(jù)研究人員介紹，氮磷是植物生長必需的兩大營養(yǎng)元素，生物固氮是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中重要的氮素來源之一，根瘤是豆科植物生物固氮的主要場所，維持根瘤中的磷穩(wěn)態(tài)是根瘤正常發(fā)育和固氮的關(guān)鍵。磷轉(zhuǎn)運載體 PHT1 和磷脅迫響應(yīng)因子 PHR 構(gòu)成了植物磷信號通路中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)模塊，在維持不同器官的磷穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。但是 PHR1-PHT1 調(diào)節(jié)模塊及其在根瘤中的功能仍不明了。

該研究鑒定出了1個大豆磷轉(zhuǎn)運載體（GmPHT1；11）和4個磷脅迫響應(yīng)因子（GmPHR1～GmPHR4），它們在根瘤的不同組織中顯示出特定的表達(dá)模式。研究證實了在根瘤中磷脅迫響應(yīng)因子與磷轉(zhuǎn)運載體之間存在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控關(guān)系。同時，還發(fā)現(xiàn)過表達(dá) GmPHT1；11 的大豆植株根瘤中磷含量增加，根瘤大小增大，固氮酶活性升高?；诖?，研究建立了大豆根瘤中磷轉(zhuǎn)運載體和磷脅迫響應(yīng)因子（GmPHR-GmPHT1）的調(diào)節(jié)模型，二者通過相互交叉的調(diào)控方式，在根瘤固氮區(qū)和非固氮區(qū)形成了多樣的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，共同維持根瘤中磷的動態(tài)平衡，從而調(diào)節(jié)根瘤的發(fā)生和發(fā)育。