国产日韩欧美网站,欧美3p精品三区,亚洲日本欧美在线,成人永久免费高清

10月12日，國際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》的封面充滿了濃郁的中國風(fēng)，以磷元素的符號P為主角、如青花瓷圖案般的畫面格外搶眼。這篇題為“磷信號中樞網(wǎng)絡(luò)調(diào)控菌根共生”的封面文章，出自中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤研究團隊，首次繪制了水稻-叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)植物直接磷營養(yǎng)吸收途徑（根途徑）和菌根共生磷營養(yǎng)吸收途徑（共生途徑）均是受到植物的磷信號網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一調(diào)控，回答了菌根共生領(lǐng)域“自我調(diào)節(jié)”這一困擾領(lǐng)域的重要科學(xué)問題。這也是《細(xì)胞》創(chuàng)刊以來首次刊發(fā)叢枝菌根共生領(lǐng)域的研究成果。

眾所周知，磷是植物生長發(fā)育必需的三大營養(yǎng)元素之一，是植物體重要的組成成分，廣泛參與植物體內(nèi)眾多酶促反應(yīng)及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。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現(xiàn)增產(chǎn)，但同時也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

植物主要通過兩種途徑獲取營養(yǎng)：第一種是植物根系直接從土壤吸收營養(yǎng)，稱為直接營養(yǎng)吸收途徑。植物在感知土壤中的氮、磷等營養(yǎng)元素濃度后，通過根的外表皮層和根毛細(xì)胞直接從土壤中吸收營養(yǎng)元素。第二種是植物通過與菌根真菌共生從外界環(huán)境中獲取營養(yǎng)，稱為間接營養(yǎng)吸收途徑。

植物和叢枝菌根真菌建立共生，與植物由水生向陸生進(jìn)化發(fā)生在同一時期，是自然界中最古老的共生關(guān)系，也是植物適應(yīng)陸地環(huán)境關(guān)鍵事件之一。叢枝菌根共生是最普遍的一種共生，是植物從環(huán)境中高效獲取營養(yǎng)的重要途徑，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。中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤研究組2017年發(fā)表在《科學(xué)》的研究工作表明，在菌根共生中，宿主植物以脂肪酸的形式為菌根真菌提供碳源，而菌根真菌會幫助宿主植物增加對磷等營養(yǎng)元素的吸收。

過去50多年的研究發(fā)現(xiàn)，植物根據(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，研究人員稱為菌根共生的“自我調(diào)節(jié)”，但其調(diào)節(jié)機制未知。

2001年，西班牙科學(xué)家首先發(fā)現(xiàn)了PHR (Phosphate Starvation Response)是調(diào)控植物根途徑磷元素吸收的核心轉(zhuǎn)錄因子。在低磷條件下，PHR能夠結(jié)合在低磷響應(yīng)基因啟動子的P1BS元件上，激活低磷響應(yīng)基因的表達(dá)，增加植物磷元素的吸收。而植物體的磷元素感受器SPX通過與PHRs之間的互作，抑制植物的低磷響應(yīng)，維持植物體內(nèi)的磷元素穩(wěn)態(tài)。

在過去6年多時間里，王二濤團隊以水稻菌根相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域為誘餌，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)，從8萬多組轉(zhuǎn)錄因子-啟動子互作中，鑒定到260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PHRs處于該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的核心。在進(jìn)一步研究中，他們發(fā)現(xiàn)，PHRs通過P1BS元件直接調(diào)控菌根共生相關(guān)基因的表達(dá)，從而正向調(diào)控水稻-叢枝菌根共生。而PHR2過量表達(dá)植株和磷感受器SPX的突變體都表現(xiàn)出對高磷處理抑制菌根共生的不敏感性，表明高磷是通過PHR-SPX模塊抑制菌根共生。

“在植物對磷元素的吸收的調(diào)節(jié)這件事情上，PHR可謂內(nèi)外兼修，對內(nèi)，PHR調(diào)控磷營養(yǎng)的直接吸收；對外，PHR通過P1BS元件調(diào)控菌根共生關(guān)鍵基因的表達(dá)，調(diào)控植物體通過叢枝菌根共生吸收磷營養(yǎng)。”王二濤說。

為了獲取糧食的豐收，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)往往施加大量的含磷化肥。然而，過量的磷肥帶來了水體富營養(yǎng)化等生態(tài)污染，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重大問題之一。通過提高PHR基因的表達(dá)，有望達(dá)到增加水稻直接吸收磷營養(yǎng)和間接通過叢枝菌根共生磷營養(yǎng)吸收的目的，從而降低農(nóng)業(yè)磷肥的施用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供新的方案。

《細(xì)胞》審稿人評審認(rèn)為，王二濤研究團隊的這項研究結(jié)果具有原創(chuàng)性且非常有趣，是菌根共生研究領(lǐng)域的一次重大突破。該研究提供了控制菌根共生轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的全面視圖，揭示了植物磷信號的關(guān)鍵組分PHR2-SPX1在菌根共生不同階段的核心作用。希望這項研究能夠促進(jìn)根瘤共生領(lǐng)域開展類似的研究，來揭示氮信號和根瘤共生的關(guān)系。更重要的是，他們通過篩選發(fā)現(xiàn)控制植物磷信號的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子PHRs是菌根共生的核心轉(zhuǎn)錄因子，并且揭示了許多轉(zhuǎn)錄因子在菌根共生中發(fā)揮功能。這項研究非常適合《細(xì)胞》的廣大讀者。

文章鏈接：https://wap.peopleapp.com/article/6330145/6221087