作科所揭示大豆根瘤中的磷稳态调节机制
2020年7月18日，中国农业科学院作物科学研究所农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程作物基因组选择育种创新团队解析了大豆维持根瘤中磷稳态的调节机制。该机制的解析拓宽了我们对大豆磷稳态调节机理的理解，为大豆的氮磷高效分子育种提供新的理论基础。相关研究成果在线发表在《植物生理学(Plant Physiology)》上。
氮磷是植物生长必需的两大营养元素，生物固氮是农业系统中重要的氮素来源之一，根瘤是豆科植物生物固氮的主要场所，维持根瘤中的磷稳态是根瘤正常发育和固氮的关键。磷转运载体 PHT1 和磷胁迫响应因子 PHR 构成了植物磷信号通路中的关键调节模块，在维持不同器官的磷稳态中起着重要作用。但是 PHR1-PHT1 调节模块及其在根瘤中的功能仍不明了。
该研究鉴定出了一个大豆磷转运载体( GmPHT1;11 )和四个磷胁迫响应因子( GmPHR1~GmPHR4 )，它们在根瘤的不同组织中显示出特定的表达模式。研究证实了在根瘤中磷胁迫响应因子与磷转运载体之间存在复杂的网络调控关系。同时，还发现过表达 GmPHT1;11 的转基因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。基于此，研究建立了大豆根瘤中磷转运载体和磷胁迫响应因子( GmPHR-GmPHT1 )的调节模型，二者通过相互交叉的调控方式，在根瘤固氮区和非固氮区形成了多样的调控网络，共同维持根瘤中磷的动态平衡，从而调节根瘤的发生和发育。该研究拓宽了我们对大豆磷稳态调节机理的理解，为大豆的氮磷高效分子育种提供新的理论基础。
作科所已毕业博士研究生陆明洋、博士后程志远、张晓玫副研究员为本文共同第一作者，傅永福研究员及首都师范大学刘良玉副教授为本文共同通讯作者。该研究得到了国家重点研究发展计划、转基因重大专项、中国农科院创新工程及中国农科院基础研究基金的支持。
