南湖新聞網訊 近日，華中農業大學資源與環境學院植物營養生物學團隊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制。該研究為農業生產中鋅肥與氮肥、磷肥合理配施提供了重要的理論依據。
無論是在土壤系統中還是在作物系統中均存在養分間的相互作用，養分間的相互作用是影響作物養分高效利用及產量品質形成的一個重要因素。相關研究表明，鋅與氮之間存在協同效應，但與磷之間存在拮抗效應，然而其作用機制尚不清楚。團隊科研人員以不同基因型水稻品種、osgs2和osnla1-2突變體、OsPHR2-OE轉基因植株為研究材料，系統解析了鋅與氮、磷相互作用的生理生化機制。
研究人員在氮鋅互作研究中發現，施鋅會通過提高水稻根和葉片中硝酸根和銨離子轉運基因（OsNRTs和OsAMTs）的表達水平促進氮從根向地上部轉運并向生長中心分配，同時提高葉片中硝酸根還原和銨離子同化水平，促進蛋白質的合成；同時，施氮也會通過提高水稻根和葉片中鋅轉運基因（OsZIPs）的表達水平促進鋅從根向地上部轉運，并向生長中心分配；兩者協同互作，最終提高水稻的生物量和產量。
相關研究成果以“Zinc and nitrogen synergistic act on root-to-shoot translocation and preferential distribution in rice”為題發表在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、姜存倉教授和張琳老師共同參與了該研究。
該團隊在磷鋅互作研究中發現，施鋅會引發水稻缺磷信號，通過OsPHR2和OsNLA1提高磷酸根轉運基因（OsPT2和OsPT8）的表達水平以及分泌酸性磷酸酶來促進根系從外界吸收磷；但是會通過“OsPHR2-miR399-OsPHO2”模塊調控地上部OsPT2和OsPT8的表達水平抑制磷從根向地上部轉運及向生長中心分配；同時，施磷則會顯著降低水稻根系對鋅的吸收，而不影響鋅從根向地上部的轉運和向生長中心的分配。
相關研究成果以“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、石磊教授和王創教授共同參與了該研究。
該系列研究由國家重點研發計劃（2016YFD0200108）和中央高校基本科研業務費專項基金（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
日期：2021-05-02
無論是在土壤系統中還是在作物系統中均存在養分間的相互作用，養分間的相互作用是影響作物養分高效利用及產量品質形成的一個重要因素。相關研究表明，鋅與氮之間存在協同效應，但與磷之間存在拮抗效應，然而其作用機制尚不清楚。團隊科研人員以不同基因型水稻品種、osgs2和osnla1-2突變體、OsPHR2-OE轉基因植株為研究材料，系統解析了鋅與氮、磷相互作用的生理生化機制。
研究人員在氮鋅互作研究中發現，施鋅會通過提高水稻根和葉片中硝酸根和銨離子轉運基因（OsNRTs和OsAMTs）的表達水平促進氮從根向地上部轉運并向生長中心分配，同時提高葉片中硝酸根還原和銨離子同化水平，促進蛋白質的合成；同時，施氮也會通過提高水稻根和葉片中鋅轉運基因（OsZIPs）的表達水平促進鋅從根向地上部轉運，并向生長中心分配；兩者協同互作，最終提高水稻的生物量和產量。
相關研究成果以“Zinc and nitrogen synergistic act on root-to-shoot translocation and preferential distribution in rice”為題發表在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、姜存倉教授和張琳老師共同參與了該研究。
該團隊在磷鋅互作研究中發現，施鋅會引發水稻缺磷信號，通過OsPHR2和OsNLA1提高磷酸根轉運基因（OsPT2和OsPT8）的表達水平以及分泌酸性磷酸酶來促進根系從外界吸收磷；但是會通過“OsPHR2-miR399-OsPHO2”模塊調控地上部OsPT2和OsPT8的表達水平抑制磷從根向地上部轉運及向生長中心分配；同時，施磷則會顯著降低水稻根系對鋅的吸收，而不影響鋅從根向地上部的轉運和向生長中心的分配。
相關研究成果以“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、石磊教授和王創教授共同參與了該研究。
該系列研究由國家重點研發計劃（2016YFD0200108）和中央高校基本科研業務費專項基金（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
日期：2021-05-02
