点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:植物“自我调节”磷吸收也会“一石二鸟”
首页> 科普频道> 科普头条 > 正文

植物“自我调节”磷吸收也会“一石二鸟”

来源:《中国科学报》2021-10-14 09:30

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  该论文登上《细胞》封面。受访者供图

  记者 李晨 ■黄辛

  磷是植物生长发育必需的三大营养元素之一。植物能根据自身的磷营养状态调控其与丛枝菌根真菌之间的共生,这被称为菌根共生的“自我调节”。但“自我调节”的分子机制是什么,一直困扰着科学家。

  10月12日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心王二涛研究团队在《细胞》上发表封面论文称,首次绘制了水稻—丛枝菌根共生的转录调控网络,发现植物直接磷营养吸收途径(根途径)和共生磷营养吸收途径(共生途径)均受植物的磷信号网络统一调控,回答了菌根共生领域“自我调节”这一科学问题。

  论文审稿人认为,这项研究结果具有原创性且非常有趣,是菌根共生研究领域的一次重大突破。

  古老共生为植物提供七成磷

  磷是植物体重要的组成成分,广泛参与植物体内众多酶促反应及细胞信号转导过程。在农业生产中,为提高农作物产量,目前主要依靠大量施加氮肥和磷肥实现增产,但这样做也造成了严重的环境污染。

  王二涛介绍,植物主要通过两种途径获取营养。

  一是植物根系直接从土壤吸收营养,即根途径。这时,植物在感知土壤中的氮、磷等营养元素浓度后,通过根的外表皮层和根毛细胞直接从土壤中吸收营养元素。二是植物通过与菌根真菌共生,从外界环境中获取营养,即共生途径。

  “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。”王二涛说,丛枝菌根共生是最普遍的一种共生,是植物从环境中高效获取营养的重要途径。

  相关研究表明,植物和丛枝菌根真菌建立共生关系,与植物由水生向陆生进化发生在同一时期。这既是自然界中最古老的共生关系,也是植物适应陆地环境关键事件之一。

  “自我调节”机制之谜

  王二涛研究组2017年发表在《科学》的研究工作表明,在菌根共生中,宿主植物以脂肪酸的形式为菌根真菌提供碳源,而菌根真菌会帮助宿主植物增加对磷等营养元素的吸收。

  科学家发现磷酸盐饥饿响应因子(PHR)是调控植物根途径磷元素吸收的核心转录因子。在低磷条件下,PHR能够结合在低磷响应基因启动子的P1BS元件上,激活低磷响应基因的表达,增加植物磷元素的吸收。植物体的磷元素感受器SPX通过与PHR之间的互作,抑制植物的低磷响应。

  那么,这一核心转录因子在间接营养吸收途径中会不会也扮演着一定角色?

  一个开关“管”两种途径

  王二涛告诉《中国科学报》,他们在这项研究中,以水稻菌根共生相关基因的转录调控区域为诱饵,筛选水稻转录因子文库,首次绘制了丛枝菌根共生的转录调控网络,结果鉴定到多个参与调控丛枝菌根共生的转录因子。其中,PHR处于该调控网络的核心。

  进一步研究发现,PHR通过P1BS元件直接调控菌根共生相关基因的表达,从而正向调控水稻—丛枝菌根共生。该研究还发现PHR过量表达植株和磷感受器SPX的突变体都表现出对高磷处理抑制菌根共生的不敏感性,表明高磷是通过PHR-SPX模块抑制菌根共生。

  论文审稿人指出:“作者鉴定了一个整合266个转录因子的菌根共生调控网络,其中PHR处于网络的核心。该成果是菌根共生领域一次巨大的概念突破,为该领域开辟了新的研究方向。”

  论文审稿人认为,该研究提供了控制菌根共生转录调控网络的全面视图,揭示了植物磷信号的关键组分PHR2-SPX1在菌根共生不同阶段的核心作用。

  王二涛表示,通过提高PHR基因的表达,有望达到增加水稻直接吸收磷营养和间接通过丛枝菌根共生磷营养吸收的目的,降低农业磷肥的施用,为农业生产的可持续发展提供新方案。

  专家认为,解析主要作物水稻中菌根共生调控机制,可产生重要的社会影响。希望这项研究能够促进根瘤共生领域开展类似的研究,揭示氮信号和根瘤共生的关系。

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 黄百铁路红水河铁路大桥拱肋吊装过

  • 树立和践行正确政绩观丨江苏泰州:多元服务守护幸福夕阳红

独家策划

推荐阅读
近年来,场景已成热词,一些企业甚至认为:“缺场景比缺资金还紧迫。我国有14亿多人口,庞大的人口基数孕育了巨大的消费市场和多样化需求,为新技术新产品提供了广阔而丰富的应用场景。
2026-07-03 09:50
夏日炎炎,海南三亚崖州湾,田间的南繁季已结束,而“数据田”里的育种仍在进行。走进海南大学南繁学院,基因组与大数据育种实验室里,不见培养皿与种苗圃,映入眼帘的是运转不息的机房。
2026-07-03 09:28
本次特检坞修历时25天,团队逐项攻坚100余项检修改造项目,同步完成全套船舶资质证书更新换发,完成燃油舱扩容升级,新增149立方米舱容,续航力由1.5万海里增加至1.8万海里,船舶自持力由60天提升至70天。
2026-07-03 09:21
北京经济技术开发区相关负责人表示,这座工厂把汽车、3C领域的精密制造经验“移植”到机器人身上,不仅让批量生产更稳、成本更低,还让每台机器人品质如一。作为世界机器人大会永久举办地,未来,北京亦庄将锚定“世界机器人看亦庄”的目标,在制造、数据、场景、安全治理上全面发力。
2026-07-03 09:20
据了解,2026年以来,我国搭载组合驾驶辅助功能的乘用车新车市场渗透率达到70%,其中,配备领航驾驶辅助功能(NOA)的车型渗透率超过30%。《智能网联汽车组合驾驶辅助系统安全要求》立足我国产业发展和行业监管需求,兼顾技术可行性、产品兼容性与落地实操性。
2026-07-03 09:20
生成式人工智能正以前所未有的力量重塑全球高等教育。面对这把“双刃剑”,如何在教育赋能与风险防控之间找到平衡,探索适应人工智能时代的高校治理路径,是全球高校共同面对的时代命题。全球高校对生成式人工智能的治理逐渐超越单纯的技术风险防控,迈向关于价值、规则与能力的系统性重构。
2026-07-02 09:20
今后钢铁厂、水泥厂、数据中心等用电大户,不能再随心所欲地使用煤电了,必须消费一定比例的可再生能源。长期以来,我国可再生能源产业发展重心锚定发电侧扩张,风电、光伏装机规模连年攀升,绿色能源供给能力实现跨越式增长。
2026-07-02 09:44
截至目前,全国配发832套流动科技馆,巡展7956站,服务公众2.57亿人次;科普大篷车累计配发1880辆,下沉乡镇及偏远地区,开展活动49.6万次,服务基层公众达4.07亿人次,行驶里程6188.5万公里,相当于绕地球1547圈。
2026-07-02 09:19
国家能源局日前发布《中国供电发展报告2026》,其中显示,我国已建成全球规模最大的电力供应体系,居民用户和小微企业告别了“花钱办电”的历史,人民群众用电获得感明显增强。
2026-07-02 09:40
农机装备是观察我国农业现代化水平的窗口,映射着农业新质生产力在田间地头的蓬勃脉动。用新技术、新场景锻造新农具,推进农机装备全程全面升级,一定能让更多农民挑上“金扁担”。
2026-07-02 09:22
随着SpaceX上市,太空算力再度成为全球科技竞争新焦点。据报道,中国已推动12颗计算卫星实现在轨运行,它们是于2025年5月14日发射升空的全球首个太空计算卫星星座。抓住机遇、乘势而上,中国完全有底气在这场太空算力竞赛中,跑出自己的加速度。
2026-07-01 09:38
电动汽车还与人工智能、新型电力电子技术加速融合,推动车辆从传统交通工具向智能能源终端转变。面对旺盛市场需求,中国电动汽车凭借完整产业链、智能化优势及快速交付能力,正改写全球汽车市场格局,成为稳定全球供应链的关键力量。
2026-07-01 09:33
中国世赛焊接团队全力对标产业升级需求,将比赛成果转化为实际应用,积极探索技能人才成长成才的实践路径。依托10余年的积淀与科学化的集训机制,中国焊接世赛团队终于迎来突破时刻,先后斩获第41届世赛银牌、第42届世赛优胜奖,并在第43届赛事中勇夺该项目的首金。
2026-07-01 09:29
短短几年,林场里农家乐和民宿如雨后春笋般涌现,如今增加到40多家,形成了一条远近闻名的“溪水农家院一条街”。每天午后,我都会沿着林场整洁的步道溜达溜达,一路景色宜人,一路自在惬意。
2026-07-01 09:26
国家税务总局30日发布最新数据显示,今年1至5月份,我国具身智能产业发展向好,呈现多方面亮点。目前,全国近九成具身智能产业企业集中在广东、北京、上海、浙江、江苏,其余少量分布在辽宁、山东、陕西、安徽等10个省市。
2026-07-01 09:24
在6月27日举行的首届西部商业航天大会现场,陕西西安高新区管委会主任陈辉端着一台银灰色的火箭发动机模型走向发布台。“我们要实现星箭总体环节的突破,大力引进培育卫星总体、火箭总体企业,支持卫星智能制造工厂和商业火箭总装线建设。
2026-06-30 10:01
近日,“共和国勋章”获得者、我国著名水稻专家袁隆平相关话题上了热搜。袁隆平带领我国科研工作者,通过雄性不育遗传工具,攻克了利用杂种优势的世界性难题,创建了系统化、原创性的杂交水稻育种体系,开辟出利用水稻杂种优势的新道路,有力保障了国家粮食安全。
2026-06-30 10:01
国家能源局29日发布数据显示,今年1至5月,全国累计完成电力市场交易电量30573亿千瓦时,同比增长24.8%。1至5月,从交易范围看,省内交易电量24361亿千瓦时,同比增长28.5%;跨省跨区交易电量6212亿千瓦时,同比增长12.2%。
2026-06-30 10:01
教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。在资源配置方面,需要强化规划衔接、政策协同,推动教育、科技、产业等多部门资源在人才培养这一共同目标下统筹配置。
2026-06-30 10:00
今年入夏以来,雷电、暴雨、大风等强对流天气轮番登场,其瞬间释放的破坏力令人心生畏惧。若身处人流密集区域,同行人不牵手,应立即进入安装有防雷装置的建筑物、金属车身的汽车等安全区域。
2026-06-30 10:00
加载更多