研究揭示大豆根瘤中磷稳态调节机制

近日，中国农业科学院作物科学研究所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人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。

据傅永福研究员介绍，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1个大豆磷转运载体( GmPHT1;11 )和4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。

该研究得到国家重点研究发展计划、中国农科院科技创新工程及基础研究基金等支持。