近日，西北農(nóng)林科技大學(xué)草業(yè)學(xué)院劉金隆副教授課題組在《The Plant Journal》上在線發(fā)表題為“VPT-like genes modulate Rhizobium-legume symbiosis and phosphorus adaptation”的研究論文。草業(yè)學(xué)院碩士畢業(yè)生楊容塵、嚴(yán)俊和李淳為共同第一作者，劉金隆副教授為通訊作者。

 

　　液泡磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體（VPT）對(duì)植物的磷適應(yīng)性至關(guān)重要，但它們?cè)诟鼍?豆科植物共生中的作用尚不清楚。研究人員對(duì)蒺藜苜蓿中的VPT1同源基因（MtVPTs）在根瘤菌-豆科植物共生和磷適應(yīng)中的功能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，MtVPT2和MtVPT3分別主要對(duì)低磷和高磷有積極響應(yīng)。然而，mtvpt2和mtvpt3突變體均表現(xiàn)出高磷酸鹽敏感性和低磷酸鹽耐受性的莖型。mtvpt3顯著提高了根到地上部的磷酸鹽轉(zhuǎn)移效率，而mtvpt2顯著降低了根到地上部的磷酸鹽轉(zhuǎn)移效率，并分別降低和提高了根系細(xì)胞質(zhì)中的磷濃度。低磷脅迫能夠誘導(dǎo)根瘤中MtVPT2和MtVPT3的表達(dá)。MtVPT2和MtVPT3的突變顯著降低了不同磷條件下的根瘤數(shù)量和固氮酶活性。mtvpt2和mtvpt3突變體的根瘤細(xì)胞質(zhì)磷濃度明顯低于野生型，尤其是在根瘤基部附近的組織中，這可能是由于磷的長(zhǎng)距離運(yùn)輸和胞質(zhì)磷供應(yīng)不足所致。在低磷脅迫下，mtvpt2和mtvpt3不能像野生型一樣在根瘤固氮區(qū)維持穩(wěn)定的胞漿磷水平。這些結(jié)果表明，MtVPT2和MtVPT3可能通過(guò)調(diào)節(jié)長(zhǎng)距離磷轉(zhuǎn)運(yùn)來(lái)調(diào)節(jié)磷適應(yīng)性和根瘤菌與豆科植物的共生過(guò)程，可為紫花苜蓿等豆科植物的磷素高效吸收利用遺傳改良提供新的思路。

 

　　該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金和學(xué)校實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究與實(shí)驗(yàn)室管理創(chuàng)新項(xiàng)目等的資助。

 

　　原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.16363