為確保糧食豐收，農(nóng)民往往會(huì)大量施用磷肥，由此帶來(lái)的嚴(yán)重環(huán)境污染是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)亟待解決的重大問(wèn)題之一。近日，上?？茖W(xué)家在菌根共生系統(tǒng)中找到了一個(gè)重要“開(kāi)關(guān)”，通過(guò)調(diào)節(jié)這一“開(kāi)關(guān)”，有望增加水稻對(duì)磷營(yíng)養(yǎng)的吸收，降低農(nóng)業(yè)磷肥的施用，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供新方案。

植物和叢枝菌根真菌建立的共生是自然界中最古老的共生關(guān)系，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，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。

今天（10月12日）深夜，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表題為“磷信號(hào)中樞網(wǎng)絡(luò)調(diào)控菌根共生”的封面論文。文章首次繪制了水稻-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(yíng)養(yǎng)吸收途徑和共生磷營(yíng)養(yǎng)吸收途徑均是受到植物磷信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一調(diào)控，回答了菌根共生“自我調(diào)節(jié)”這一困擾該領(lǐng)域的重要科學(xué)問(wèn)題。

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的三大營(yíng)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，為提高農(nóng)作物產(chǎn)量，目前主要依靠大量施加氮肥和磷肥來(lái)實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，但同時(shí)也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

過(guò)去50多年的研究發(fā)現(xiàn)，植物會(huì)根據(jù)自身的磷營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)來(lái)調(diào)控其與叢枝菌根真菌之間的共生，研究人員稱之為菌根共生的“自我調(diào)節(jié)”，但其調(diào)節(jié)機(jī)制仍是未知。

2017年，王二濤研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文表明，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(huì)幫助宿主植物增加對(duì)磷等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收。

此次研究中，王二濤研究組鑒定了一個(gè)整合266個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的菌根共生調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)調(diào)控植物根途徑磷元素吸收的核心轉(zhuǎn)錄因子PHR處于菌根共生“自我調(diào)節(jié)”的核心——它就好比一個(gè)開(kāi)關(guān)，在低磷條件下，能夠結(jié)合激活菌根共生相關(guān)的表達(dá)，促進(jìn)菌根共生；反之則會(huì)關(guān)閉這一表達(dá)。通過(guò)提高PHR基因的表達(dá)，有望使水稻更加充分地吸收磷營(yíng)養(yǎng)，降低磷肥用量，為綠色農(nóng)業(yè)帶來(lái)希望。

文章鏈接：http://wenhui.whb.cn/zhuzhanapp/kjwz/20211012/428215.html