JXB│中国农业大学王忆教授团队和韩振海教授团队合作研究揭示宿主植物与根际微生物群相互作用以调控植物对养分的吸收

2022年7月6日，中国农业大学王忆教授团队和韩振海教授团队在Journal of Experimental Botany 杂志发表了题为MdNRT2.4 interacts with rhizosphere bacteria to enhance nitrate uptake in apple rootstocks 的研究论文。文章研究发现MdNRT2.4 通过与质膜 H+-ATPase 相互作用，以及调节根际细菌群落，从而提高植物体内氮浓度。该研究揭示了宿主植物基因与根际微生物群在宿主植物养分吸收方面的相互作用。

植物已经发展出复杂的机制来适应不断变化的硝酸盐(NO3-) 水平，并且可以招募微生物来促进氮的吸收。然而，在苹果砧木的 NO3- 吸收中，功能基因与根际微生物组之间的关系知之甚少。

本研究发现，MdNRT2.4 表达的变化对两种苹果砧木之间的硝酸盐吸收有着重要作用。MdNRT2.4 的过表达通过增加根表面的净NO3- 内流，显著提高了苹果幼苗对低氮的耐受性。但当抑制根质膜 H+-ATPase 的活性时，将阻断 NO3- 的摄取，并导致 NO3- 的释放，这表明MdNRT2.4编码 H+- 偶联的硝酸盐转运蛋白。令人惊讶的是，在未灭菌的贫氮土壤中生长的过表达的MdNRT2.4 苹果幼苗，其体内氮浓度高于在灭菌的贫氮土壤中的氮浓度。使用 16S 核糖体 RNA 基因图谱来表征根际微生物群，研究发现过表达 MdNRT2.4 的苹果幼苗招募了更多具有氮代谢功能的细菌类群，尤其是根瘤菌科。研究者从苹果根际土壤中分离出一株细菌AR11，并鉴定为根瘤菌 (Rhizobium)。与未接种ARR11的苹果幼苗相比，接种 ARR11 可改善贫氮土壤中苹果幼苗的生长。

Proposed model of regulation of nitrogen utilization by MdNRT2.4 and rhizosphere community and functional characteristics in apple rootstocks in nitrogen-poor condition

综上，本研究结果揭示了宿主植物基因与根际微生物群在宿主植物养分吸收方面的相互作用。

文章链接：https://doi.org/10.1093/jxb/erac301

转自：植物生物技术Pbj

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