【上海新闻广播】菌根共生领域又一重大科学问题被破解 上海科学家最新成果成为《细胞》创刊的“第一次”
文章来源：分子植物科学卓越创新中心 | 发布时间：2021-10-12 | 【】 【】
北京时间今天深夜，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国际顶尖学术期刊《细胞》（cell）上发表封面论文，首次绘制了水稻-丛枝菌根共生的转录调控网络。这是继2017年《科学》（science）和2020年《自然》（nature）后，团队取得的又一重大科研进展，同时也是《细胞》创刊以来在该领域发表的第一篇论文，夯实了中国科学家在水稻-丛枝菌根共生前沿基础研究的领跑地位。
据介绍，磷是植物生长发育必需的三大营养元素之一，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来实现增产，但同时也造成了严重的环境污染。
而大多数植物主要通过两种途径获取营养：第一种是植物根系直接从土壤吸收营养，称为直接营养吸收途径；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。第二种是植物通过与丛枝菌根真菌共生从外界环境中获取营养，称为间接营养吸收途径。
植物和丛枝菌根真菌建立共生与植物由水生向陆生进化发生在同一时期，是自然界中最古老的共生关系，是植物适应陆地环境关键事件之一。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，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。过去50多年的研究发现：植物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，研究人员称为菌根共生的“自我调节”，但其调节机制未知。
王二涛研究组的最新研究工作表明，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）均是受到植物的磷信号网络统一调控，并首次绘制了水稻-丛枝菌根共生的转录调控网络，回答了菌根共生领域“自我调节”这一困扰领域的重要科学问题。
基于这一成果，科学家和育种专家可以通过提高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的方案。
值得一提的是，近几年，中国科学院分子植物科学卓越创新中心连出重量级研究成果，国庆前夕，中心何祖华研究团队经过15年不懈追踪，破解了水稻广谱抗病新机制。作为何祖华的学生，王二涛不断在豆科植物-根瘤共生和植物-菌根共生领域深耕，取得多个可以写入教科书级的研究成果。在他看来，所在的分子植物科学卓越创新中心所打造的科研环境是重要的支撑，非常有利于年轻人的成长，不断在基础前沿领域迈进。
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