Plant Physiol | 福建农林大学许卫锋团队揭示白羽扇豆LaPAP12基因与巨大芽孢杆菌协同调控根鞘形成及磷吸收的机制

根鞘是一种能形成于植物根部，由根际土壤-根毛-微生物相互作用形成的鞘状土壤结构。根鞘作为根与土壤的重要界面，有助于植物对水分和养分的高效利用。白羽扇豆（Lupinus albus）能通过分泌酸性磷酸酶(APases)或与根鞘微生物互作来增加土壤中的有效磷。然而，根系APases与根鞘相关微生物对磷吸收的潜在协同效应尚不清楚。

近日，福建农林大学许卫锋团队在Plant Physiology在线发表了题为“LaPAP12-Bacillus megaterium promotes rhizosheath-mediated phosphorus acquisition”的研究论文，揭示了白羽扇豆酸性磷酸酶基因LaPAP12和巨大芽孢杆菌协同调控根鞘形成，从而促进根系磷吸收的机制。

该研究首先利用毛根技术构建了白羽扇豆LaPAP12过表达株系，结果表明LaPAP12过表达提高了白羽扇豆根系APase的活性、促进了根鞘的形成，进而增强根系对土壤磷吸收。然后利用VIGS技术，下调LaPAP12基因表达，导致白羽扇豆根系APase的活性降低、根鞘的形成减少，进而抑制了根系对磷的吸收。另外对白羽扇豆根鞘微生物组分析发现，LaPAP12过表达株系能在根鞘中富集芽孢杆菌。研究人员进一步从白羽扇豆根鞘中分离了具有解磷、产生长素功能的巨大芽孢杆菌。此外，通过细菌回接实验表明巨大芽孢杆菌可以促进白羽扇豆根鞘的形成，增强植株磷吸收。同时，通过LaPAP12转水稻的稳定遗传体系实验，研究人员也得到了相似的结果。

综上所述，该研究揭示了白羽扇豆LaPAP12基因与巨大芽孢杆菌协同调控根鞘形成及磷吸收的机制，研究结果将为磷高效利用农作物培育提供新的思路。

福建农林大学许卫锋教授为该论文的通讯作者，香港浸会大学和扬州大学联合培养博士后Mehtab Muhammad Aslam为论文第一作者。香港浸会大学张建华教授、澳大利亚西澳大学庞佳音研究员及西班牙农业科学院José J. Pueyo博士参与了此研究。该研究得到国家自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac418

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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