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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點(diǎn)，為把我國(guó)建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國(guó)作出新的更大的貢獻(xiàn)。

——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國(guó)家創(chuàng)新人才高地，率先建成國(guó)家高水平科技智庫(kù)，率先建設(shè)國(guó)際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國(guó)科學(xué)院辦院方針

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【解放日?qǐng)?bào)】上?？茖W(xué)家發(fā)在《細(xì)胞》封面的這一研究成果，有望降低農(nóng)業(yè)磷肥的施用

2021-10-13 解放日?qǐng)?bào) 黃海華

【字體：大中小】

語(yǔ)音播報(bào)

　　2021年10月12日，中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表封面論文。他們首次繪制了水稻-叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)植物不管是通過(guò)根途徑還是菌根共生途徑來(lái)吸收磷營(yíng)養(yǎng)，均受到磷響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一調(diào)控，從而回答了這一重要科學(xué)問(wèn)題。　

　　自然界中最古老的共生關(guān)系

　　植物主要通過(guò)兩種途徑獲取營(yíng)養(yǎng)，第一種是植物根系直接從土壤吸收營(yíng)養(yǎng)，植物在感知土壤中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素濃度后，通過(guò)根的外表皮層和根毛細(xì)胞直接從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)元素；第二種是植物通過(guò)與菌根真菌共生從外界環(huán)境中獲取營(yíng)養(yǎng)。

　　叢枝菌根共生是最普遍的一種共生關(guān)系，是植物從環(huán)境中高效獲取營(yíng)養(yǎng)的重要途徑。叢枝菌根和植物建立共生關(guān)系與植物由水生向陸生進(jìn)化發(fā)生在同一時(shí)期，是自然界中最古老的共生關(guān)系，對(duì)植物適應(yīng)陸地環(huán)境具有重要的促進(jìn)作用。叢枝菌根真菌提供給宿主植物的磷元素占宿主植物總磷獲取量的70%以上，對(duì)于植物磷營(yíng)養(yǎng)獲取以及自然界碳循環(huán)具有重要的影響。

　　王二濤研究組2017年發(fā)表在《科學(xué)》的研究工作表明，在菌根共生中，宿主植物以脂肪酸的形式為菌根真菌提供碳源，而菌根真菌會(huì)幫助宿主植物增加對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，尤其是磷元素的獲取。

　　我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重大問(wèn)題

　　在本次研究中，研究人員以水稻菌根相關(guān)基因的啟動(dòng)子調(diào)控區(qū)域?yàn)檎T餌，篩選水稻轉(zhuǎn)錄因子文庫(kù)，首次繪制了叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，鑒定到多個(gè)調(diào)控叢枝菌根共生的新轉(zhuǎn)錄因子，其中轉(zhuǎn)錄因子PHRs處于該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的核心位置。

　　有意思的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)缺失磷元素感受器后，植物菌根共生的“自我調(diào)節(jié)”失靈。

　　為了獲取糧食的豐收，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施加了大量的含磷化肥，嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，這是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重大問(wèn)題之一。通過(guò)提高PHR基因的表達(dá)，有望達(dá)到增加水稻直接吸收磷營(yíng)養(yǎng)和間接通過(guò)叢枝菌根共生吸收磷營(yíng)養(yǎng)的目的，降低農(nóng)業(yè)磷肥的施用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供新的方案。

　　磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的三大營(yíng)養(yǎng)元素之一。過(guò)去50多年的研究發(fā)現(xiàn)，植物會(huì)根據(jù)自身的磷營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行“自我調(diào)節(jié)”，但其調(diào)節(jié)機(jī)制一直未知。
　　2021年10月12日，中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》發(fā)表封面論文。他們首次繪制了水稻-叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)植物不管是通過(guò)根途徑還是菌根共生途徑來(lái)吸收磷營(yíng)養(yǎng)，均受到磷響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一調(diào)控，從而回答了這一重要科學(xué)問(wèn)題。
　　自然界中最古老的共生關(guān)系
　　植物主要通過(guò)兩種途徑獲取營(yíng)養(yǎng)，第一種是植物根系直接從土壤吸收營(yíng)養(yǎng)，植物在感知土壤中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素濃度后，通過(guò)根的外表皮層和根毛細(xì)胞直接從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)元素；第二種是植物通過(guò)與菌根真菌共生從外界環(huán)境中獲取營(yíng)養(yǎng)。
　　叢枝菌根共生是最普遍的一種共生關(guān)系，是植物從環(huán)境中高效獲取營(yíng)養(yǎng)的重要途徑。叢枝菌根和植物建立共生關(guān)系與植物由水生向陸生進(jìn)化發(fā)生在同一時(shí)期，是自然界中最古老的共生關(guān)系，對(duì)植物適應(yīng)陸地環(huán)境具有重要的促進(jìn)作用。叢枝菌根真菌提供給宿主植物的磷元素占宿主植物總磷獲取量的70%以上，對(duì)于植物磷營(yíng)養(yǎng)獲取以及自然界碳循環(huán)具有重要的影響。
　　王二濤研究組2017年發(fā)表在《科學(xué)》的研究工作表明，在菌根共生中，宿主植物以脂肪酸的形式為菌根真菌提供碳源，而菌根真菌會(huì)幫助宿主植物增加對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，尤其是磷元素的獲取。
　　我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重大問(wèn)題
　　在本次研究中，研究人員以水稻菌根相關(guān)基因的啟動(dòng)子調(diào)控區(qū)域?yàn)檎T餌，篩選水稻轉(zhuǎn)錄因子文庫(kù)，首次繪制了叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，鑒定到多個(gè)調(diào)控叢枝菌根共生的新轉(zhuǎn)錄因子，其中轉(zhuǎn)錄因子PHRs處于該調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的核心位置。
　　有意思的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)缺失磷元素感受器后，植物菌根共生的“自我調(diào)節(jié)”失靈。
　　為了獲取糧食的豐收，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)施加了大量的含磷化肥，嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境，這是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重大問(wèn)題之一。通過(guò)提高PHR基因的表達(dá)，有望達(dá)到增加水稻直接吸收磷營(yíng)養(yǎng)和間接通過(guò)叢枝菌根共生吸收磷營(yíng)養(yǎng)的目的，降低農(nóng)業(yè)磷肥的施用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供新的方案。

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