新成果有望让种粮少用磷肥

磷是构成生物体的基本组分，也是植物生长发育必需的营养元素。不过，磷元素不易吸收，它主要以有机磷或难溶性盐的形式存在于土壤中。植物动足了脑筋，想出两招来使自己茁壮成长：一是直接吸收；二是通过与丛枝菌根真菌共生，从外界环境中获取营养。

过去50多年的研究发现：植物根据自身的磷营养状态，调控丛枝菌根共生的效率，被称为菌根共生的“自我调节”，但其调节机制一直未知。中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究团队首次绘制了水稻-丛枝菌根共生的转录调控网络，揭示了植物的直接磷吸收途径和菌根共生磷吸收途径，均受植物磷响应网络的统一控制。相关成果以封面论文形式于北京时间昨天深夜发表在国际顶尖学术期刊《细胞》（Cell）上。

王二涛介绍，丛枝菌根真菌提供给宿主植物的磷元素，占宿主植物总磷获取量的70%以上；同时，丛枝菌根共生能帮助植物抵抗病原菌和其他非生物逆境。前期研究发现，PHRs是调控植物磷元素直接吸收途径的核心转录因子。而磷元素感受器SPX通过抑制PHR的活性，维持植物体内的磷元素稳态。

在这项研究中，王二涛领衔的团队使用水稻中菌根共生相关基因的启动子作诱饵，筛选水稻转录因子文库，绘制了水稻-丛枝菌根共生的转录调控网络，并发现磷响应转录因子PHR处于网络的核心位置。进一步研究发现，PHR通过结合在菌根共生相关基因的调控区域，进而控制丛枝菌根共生。有意思的是，研究人员还发现缺失磷感受器SPX后，植物菌根共生的“自我调节”失灵了。

国际同行评价说，这项研究成果具有原创性且非常有趣，是菌根共生领域一次巨大的概念突破，为此领域开辟了新的研究方向。

王二涛说，目前在农业生产中，为获取粮食丰收，施加了大量化肥，严重污染生态环境，是我国农业生产亟待解决的重大问题之一。“未来，我们可以通过提高PHR基因的表达，有望达到增加植物直接吸收磷元素和间接通过丛枝根菌共生吸收磷元素的目的，降低农业磷肥的施用。”本报记者 郜阳