金沙官网js80806-(哈尔滨)有限公司许卫锋团队在白羽扇豆高效利用土壤磷素方向取得系列进展

发布时间:2022-11-15??? 作者:资源与环境学院??? 浏览:1353

金沙官网js80806-(哈尔滨)有限公司许卫锋教授团队先后在《Nature Communications》(1区,IF=17.694),《Plant Physiology and Biochemistry》(2区,IF=5.437),《BMC Genomics》(2区,IF=4.547),《Plant Physiology》(1区,IF=8.005)和《New Phytologist》(1区,IF=10.323)发表了白羽扇豆磷高效利用的系列研究成果。

磷是植物生长所必需的大量元素,然而土壤中有效磷含量相对较低限制了农业生产。传统农业通过大量施用磷肥来维持作物产量,而不当的施肥不仅造成资源浪费也会导致环境污染。白羽扇豆(Lupinus albus L.)是研究磷高效利用的模式作物,其在缺磷条件下会形成排根和根鞘进而活化、吸收土壤中被固持的磷。揭示白羽扇豆对磷高效利用的生理分子机制,利用现代育种技术培育磷高效作物对维护粮食安全具有重要意义。

在《Nature Communications》上在线发表题为“The genome evolution and low-phosphorus adaptation in white lupin”的研究论文,揭示了白羽扇豆中的亚基因组优势现象,发现低磷适应特性与相关调控通路基因的大规模扩张密切相关。

在《Plant Physiology and Biochemistry》上在线发表题为“Phosphorus uptake is associated with the rhizosheath formation of mature cluster roots in white lupin under soil drying and phosphorus deficiency”的研究论文发现排根的大量产生促使形成更多根鞘,保障了白羽扇豆在干旱土壤中对磷的高效吸收。

在《BMC Genomics》上在线发表题为“Identification of ABC transporter G subfamily in white lupin and functional characterization of L.albABGC29 in phosphorus use”的研究论文,发现该ABCG29基因有利用低磷条件下植物生长和对磷的吸收,表明ABCG29对白羽扇豆磷高效具有重要作用。

在《Plant Physiology》上在线发表题为“Root acid phosphatases and rhizobacteria synergistically enhance white lupin and rice phosphorus acquisition”的研究论文揭示了白羽扇豆LaPAP12基因与巨大芽孢杆菌协同调控根鞘形成及磷吸收的机制,研究结果将为磷高效利用农作物培育提供新的思路。

在《New Phytologist》发表题为“Soil-borne bacterium Klebsiella pneumoniae promotes cluster root formation in white lupin through ethylene mediation”的研究论文。本研究结合大数据分析,首先解析了白羽扇豆根际、根鞘、根内和叶片微生物的群落特征,发现在低磷条件下变形菌门的细菌被逐渐从根际富集到排根内,表明其对低磷条件下排根的形成可能有重要作用。深入研究表明:变形菌门的Klebsiella pneumoniae (P7菌)具有最高的ACC脱氨酶活性(ACCD,该酶可以降解植物源的乙烯前体ACC,进而阻碍植物乙烯合成与积累);变形菌门细菌P7通过ACCD酶抑制根内ACC的含量进而促进排根的产生;P7菌-乙烯介导的排根形成与低磷条件下排根形成区生长素的积累有关。以上研究为作物根系-微生物-土壤协同高效利用土壤磷素提供了重要调控依据。

以上研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和金沙官网js80806团队经费的资助。


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