研究揭示大豆根瘤中磷穩態調節機制

中國農業科學院作物科學研究所近日解析了大豆維持根瘤中磷穩態的調節機制。該機制的解析拓寬了人們對大豆磷穩態調節機理的理解，為大豆的氮磷高效分子育種提供新的理論基礎。相關研究成果在線發表在《植物生理學》（Plant Physiology）上。

據研究人員介紹，氮磷是植物生長必需的兩大營養元素，生物固氮是農業系統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，維持根瘤中的磷穩態是根瘤正常發育和固氮的關鍵。磷轉運載體 PHT1 和磷脅迫響應因子 PHR 構成了植物磷信號通路中的關鍵調節模塊，在維持不同器官的磷穩態中起著重要作用。但是 PHR1-PHT1 調節模塊及其在根瘤中的功能仍不明了。

該研究鑒定出了1個大豆磷轉運載體（GmPHT1；11）和4個磷脅迫響應因子（GmPHR1～GmPHR4），它們在根瘤的不同組織中顯示出特定的表達模式。研究證實了在根瘤中磷脅迫響應因子與磷轉運載體之間存在復雜的網絡調控關系。同時，還發現過表達 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轉運載體和磷脅迫響應因子（GmPHR-GmPHT1）的調節模型，二者通過相互交叉的調控方式，在根瘤固氮區和非固氮區形成了多樣的調控網絡，共同維持根瘤中磷的動態平衡，從而調節根瘤的發生和發育。