华中农业大学植物营养生物学团队在水稻养分互作机制研究中取得新进展

　　南湖新闻网讯 近日，华中农业大学资源与环境学院植物营养生物学团队解析了水稻中微量元素锌与大量元素氮和磷的相互作用，揭示了锌与氮、磷互作的生理生化机制。该研究为农业生产中锌肥与氮肥、磷肥合理配施提供了重要的理论依据。

 

　　无论是在土壤系统中还是在作物系统中均存在养分间的相互作用，养分间的相互作用是影响作物养分高效利用及产量品质形成的一个重要因素。相关研究表明，锌与氮之间存在协同效应，但与磷之间存在拮抗效应，然而其作用机制尚不清楚。团队科研人员以不同基因型水稻品种、osgs2和osnla1-2突变体、OsPHR2-OE转基因植株为研究材料，系统解析了锌与氮、磷相互作用的生理生化机制。

 

　　研究人员在氮锌互作研究中发现，施锌会通过提高水稻根和叶片中硝酸根和铵离子转运基因（OsNRTs和OsAMTs）的表达水平促进氮从根向地上部转运并向生长中心分配，同时提高叶片中硝酸根还原和铵离子同化水平，促进蛋白质的合成；同时，施氮也会通过提高水稻根和叶片中锌转运基因（OsZIPs）的表达水平促进锌从根向地上部转运，并向生长中心分配；两者协同互作，最终提高水稻的生物量和产量。

 

　　相关研究成果以“Zinc and nitrogen synergistic act on root-to-shoot translocation and preferential distribution in rice”为题发表在Journal of Advanced Research期刊上，博士研究生姬晨晨和硕士研究生李俊丽为共同第一作者，蔡红梅副教授为通讯作者，徐芳森教授、石磊教授、姜存仓教授和张琳老师共同参与了该研究。

 

　　该团队在磷锌互作研究中发现，施锌会引发水稻缺磷信号，通过OsPHR2和OsNLA1提高磷酸根转运基因（OsPT2和OsPT8）的表达水平以及分泌酸性磷酸酶来促进根系从外界吸收磷；但是会通过“OsPHR2-miR399-OsPHO2”模块调控地上部OsPT2和OsPT8的表达水平抑制磷从根向地上部转运及向生长中心分配；同时，施磷则会显著降低水稻根系对锌的吸收，而不影响锌从根向地上部的转运和向生长中心的分配。

 

　　相关研究成果以“High level of zinc triggers phosphorus starvation by inhibiting root-to-shoot translocation and preferential distribution of phosphorus in rice plants”为题发表在Environmental Pollution期刊上，博士研究生丁静丽和硕士研究生刘露为共同第一作者，蔡红梅副教授为通讯作者，徐芳森教授、石磊教授和王创教授共同参与了该研究。

 

　　该系列研究由国家重点研发计划（2016YFD0200108）和中央高校基本科研业务费专项基金（2662019PY013，2662019FW011）资助。

 

　　论文链接一：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749121003584

 

　　论文链接二：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123221000692