研究表明，氮吸收直接和间接方法协调的新机制

二月十九日，南京农业大学教授徐国华、陈爱群团队在《美国科学院院刊》中(PNAS)上面发表了最新的研究论文，第一次系统阐述了NAR2.1-NRT2s介导的两个转录因子OsNLP3和OsPHR2协同调节磷酸盐转运蛋白复合体氮素吸收的直接途径和菌根途径的分子机制。

这一突破性发现首次阐述了氮吸收的直接方式和菌根方式的作用机制，完善了菌根氮的营养调节网络，为进一步利用菌根提高作物氮的利用效率提供了理论基础和重要基因资源。

可持续农业绿色发展对提高作物氮吸收利用效率、减少基肥投入和损失具有重要意义。大多数植物在进化过程中获得了与土壤中一些有益微生物(如固氮细菌和丛枝菌根真菌)共生的能力，从而增加了氮的获取。通过促进植物和功能微生物的相互作用，提高作物营养物质的吸收利用效率已经成为目前研究领域的热点之一。

丛枝菌根真菌是一种古老有益的真菌，可以与地球上80%以上的陆地植物的根系形成“菌根”互惠共生体，增加植物对土壤中水分和矿物质养分的吸收和利用。菌根共生后，植物有两种养分吸收方式:依靠自身根系吸收的直接方式;与根系共生的丛枝菌根真菌(又称菌根/共生方式)的间接吸收方式。虽然菌根共生可以显著促进稻谷、玉米等作物对氮素的吸收，但菌根植物如何协调氮素吸收的直接方式和调节机制尚不清楚。

此前，徐国华团队已证明，由NAR2.1-NRT2s组成的磷酸盐运输系统在水稻直接吸收和利用氮方面发挥着关键作用，但不清楚是否参与了菌根氮吸收。该研究发现，接种菌根真菌强烈诱导多个NAR2.1-NRT2s家族基因在菌根共生界面表达，包括转录组RNA-Seq和精细组织定位。无论是大米还是玉米，敲除NAR2.1基因都可以同时降低通过直接渠道和菌根吸收的氮，以及菌根共生的效率。

研究表明，OsNLP3和OsPHR2在接种菌根真菌后的表达位置从表皮和皮层转移到被真菌感染形成丛枝的细胞，从而控制大米对硝化氮的吸收从直接方式转移到菌根共生方式。此外，这一过程还受到磷信号抑制因子OsSPX4异位表达的影响(也从表皮转移到形成丛枝的细胞)，这表明在菌根共生页面上也有保守的氮-磷协同吸收控制机制。

这项工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家博士后创新人才支持计划、江苏省卓博计划等资助。