南湖新聞網(wǎng)訊 近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)生物學(xué)團(tuán)隊(duì)解析了水稻中微量元素鋅與大量元素氮和磷的相互作用，揭示了鋅與氮、磷互作的生理生化機(jī)制。該研究為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中鋅肥與氮肥、磷肥合理配施提供了重要的理論依據(jù)。

 

　　無(wú)論是在土壤系統(tǒng)中還是在作物系統(tǒng)中均存在養(yǎng)分間的相互作用，養(yǎng)分間的相互作用是影響作物養(yǎng)分高效利用及產(chǎn)量品質(zhì)形成的一個(gè)重要因素。相關(guān)研究表明，鋅與氮之間存在協(xié)同效應(yīng)，但與磷之間存在拮抗效應(yīng)，然而其作用機(jī)制尚不清楚。團(tuán)隊(duì)科研人員以不同基因型水稻品種、osgs2和osnla1-2突變體、OsPHR2-OE轉(zhuǎn)基因植株為研究材料，系統(tǒng)解析了鋅與氮、磷相互作用的生理生化機(jī)制。

 

　　研究人員在氮鋅互作研究中發(fā)現(xiàn)，施鋅會(huì)通過(guò)提高水稻根和葉片中硝酸根和銨離子轉(zhuǎn)運(yùn)基因（OsNRTs和OsAMTs）的表達(dá)水平促進(jìn)氮從根向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)并向生長(zhǎng)中心分配，同時(shí)提高葉片中硝酸根還原和銨離子同化水平，促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成；同時(shí)，施氮也會(huì)通過(guò)提高水稻根和葉片中鋅轉(zhuǎn)運(yùn)基因（OsZIPs）的表達(dá)水平促進(jìn)鋅從根向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，并向生長(zhǎng)中心分配；兩者協(xié)同互作，最終提高水稻的生物量和產(chǎn)量。

 

　　相關(guān)研究成果以“Zinc and nitrogen synergistic act on root-to-shoot translocation and preferential distribution in rice”為題發(fā)表在Journal of Advanced Research期刊上，博士研究生姬晨晨和碩士研究生李俊麗為共同第一作者，蔡紅梅副教授為通訊作者，徐芳森教授、石磊教授、姜存?zhèn)}教授和張琳老師共同參與了該研究。

 

　　該團(tuán)隊(duì)在磷鋅互作研究中發(fā)現(xiàn)，施鋅會(huì)引發(fā)水稻缺磷信號(hào)，通過(guò)OsPHR2和OsNLA1提高磷酸根轉(zhuǎn)運(yùn)基因（OsPT2和OsPT8）的表達(dá)水平以及分泌酸性磷酸酶來(lái)促進(jìn)根系從外界吸收磷；但是會(huì)通過(guò)“OsPHR2-miR399-OsPHO2”模塊調(diào)控地上部OsPT2和OsPT8的表達(dá)水平抑制磷從根向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)及向生長(zhǎng)中心分配；同時(shí)，施磷則會(huì)顯著降低水稻根系對(duì)鋅的吸收，而不影響鋅從根向地上部的轉(zhuǎn)運(yùn)和向生長(zhǎng)中心的分配。

 

　　相關(guān)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”為題發(fā)表在Environmental Pollution期刊上，博士研究生丁靜麗和碩士研究生劉露為共同第一作者，蔡紅梅副教授為通訊作者，徐芳森教授、石磊教授和王創(chuàng)教授共同參與了該研究。

 

　　該系列研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0200108）和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金（2662019PY013，2662019FW011）資助。

 

　　論文鏈接一：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749121003584

 

　　論文鏈接二：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2090123221000692