????我國耕地資源嚴(yán)重不足，挖掘鹽堿地資源潛力、培育耐鹽堿作物具有重要戰(zhàn)略意義。在蘇打鹽堿土等典型鹽堿地中高pH值造成作物根系受到低磷脅迫，分蘗發(fā)育和養(yǎng)分吸收受到抑制，產(chǎn)量顯著降低。解析作物適應(yīng)低磷脅迫的核心機(jī)制進(jìn)而改良作物株型提高產(chǎn)量，將為提高鹽堿地作物的產(chǎn)能提供理論依據(jù)。

　　“黑土糧倉”先導(dǎo)專項(xiàng)黑土地產(chǎn)能和質(zhì)量提升的現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)，通過對植物激素獨(dú)腳金內(nèi)酯功能和作用機(jī)制的深入研究，解析了低磷通過獨(dú)腳金內(nèi)酯合成與信號途徑調(diào)控作物株型和養(yǎng)分吸收的分子機(jī)制。發(fā)現(xiàn)在低磷環(huán)境中水稻磷信號核心調(diào)控因子OsPHR2直接結(jié)合NSP1、NSP2以及獨(dú)腳金內(nèi)酯合成基因的啟動子并激活其表達(dá)，NSP1和NSP2進(jìn)一步形成異源二聚體，結(jié)合并激活獨(dú)腳金內(nèi)酯合成基因的表達(dá)，進(jìn)而顯著提高水稻根系中獨(dú)腳金內(nèi)酯的合成。獨(dú)腳金內(nèi)酯進(jìn)一步激活其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，通過提高OsTB1的表達(dá)水平抑制分蘗芽伸長進(jìn)而降低分蘗數(shù)目，通過抑制CRL1的表達(dá)降低水稻側(cè)根密度，同時通過調(diào)控OsNRT2.1、OsNRT1.1B和OsNAR2.1等早期響應(yīng)基因的表達(dá)抑制氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)，通過激活磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼基因OsPTs的表達(dá)促進(jìn)磷素吸收，是調(diào)控氮磷營養(yǎng)平衡的一種新機(jī)制。進(jìn)一步構(gòu)建了誘導(dǎo)型過表達(dá)NSP1和NSP2的材料，能夠適當(dāng)提高水稻根部獨(dú)腳金內(nèi)酯合成，增加低磷環(huán)境中氮素的吸收，進(jìn)而抑制獨(dú)腳金內(nèi)酯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)分蘗發(fā)育。在低磷和中磷土壤中，NSP1p:NSP1 和NSP2p:NSP2植株的分蘗數(shù)目、主穗長度和生物量增加，單株產(chǎn)量均顯著增加。該研究解析了低磷信號誘導(dǎo)獨(dú)腳金內(nèi)酯合成進(jìn)而調(diào)控水稻分蘗數(shù)目、側(cè)根密度以及氮磷吸收進(jìn)而適應(yīng)低磷環(huán)境的新機(jī)制，為培育適宜鹽堿黑土生長的高產(chǎn)高效作物奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　研究成果發(fā)表在國際期刊Molecular Plant，受到國內(nèi)外同行高度關(guān)注，Molecular Plant、Trends in Plant Science、Science China Life Science 和科學(xué)通報(bào)均發(fā)表專門評述，對該研究的創(chuàng)新性和應(yīng)用潛力給予了高度評價(jià)。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所袁坤、張昊、于超計(jì)為第一作者，王冰研究員為通訊作者，中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDA28030202)為第一資助。