我校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

来源:澳门太阳赌城集团(新版)发布时间:2022-11-15作者:资源与环境学院创建部门:澳门太阳赌城集团(新版)

我校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澳门太阳赌城集团团队经费的资助。


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