植物基因的發(fā)現(xiàn)有助于減少水道中的肥料污染

紐約伊薩卡，2019年9月2日——農(nóng)田過度施肥是一個巨大的環(huán)境問題。施肥農(nóng)田中多余的磷經(jīng)常進入附近的河流和湖泊。水生植物的生長和繁榮會導致水中氧氣水平的降低，從而導致魚類死亡和其他有害影響。

博伊斯湯普森研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一對植物基因的功能，這可以幫助農(nóng)民提高磷酸鹽的捕獲，從而減少與施肥有關的環(huán)境危害。

這項工作發(fā)表在9月2日的《自然植物》雜志上。

這一發(fā)現(xiàn)源于瑪麗亞哈里森對植物與叢枝菌根真菌共生關系的關注。BTI的威廉克羅克教授，康乃爾大學綜合植物科學學院兼職教授。

AM真菌定植于植物根部，形成植物交換脂肪酸磷和氮的界面。真菌還可以幫助植物從干旱等逆境中恢復。

但是用脂肪酸喂養(yǎng)AM真菌是昂貴的，所以植物不會讓這種定殖失控。

為了找出植物是如何控制真菌定殖數(shù)量的，在她的實驗室里，博士后科學家Harrison和LenaMller研究了苜蓿和短柄草屬植物中編碼一種叫做CLE肽的短蛋白的基因。

CLE肽參與細胞發(fā)育和對壓力的反應，它們存在于整個植物界，從綠藻到開花植物。

研究人員發(fā)現(xiàn)，兩個CLE基因是AM真菌共生的關鍵調(diào)節(jié)因子。一旦根被定殖，一個名為CLE53的基因會降低定殖率。當植物含有大量磷酸鹽時，另一個基因CLE33會降低定殖率。

哈里森說：“對農(nóng)民來說，控制真菌在植物根部的定殖水平，甚至在較高的磷酸鹽條件下也能保持共生關系，這可能是有用的。例如，您可能想要AM真菌的其他有益效果，例如氮吸收和干旱恢復，以及進一步吸收磷酸鹽。

“你可以通過改變植物中這些CLE肽的水平來實現(xiàn)這些好處，”Harrison補充道。

穆勒發(fā)現(xiàn)，CLE肽通過一種叫做SUNN的受體蛋白發(fā)揮作用。在與阿姆斯特丹大學的哈羅布維斯特(Harro Bouwmeester)和克里斯蒂娜弗洛科娃(Kristyna Flokova)的合作中，她發(fā)現(xiàn)兩種CLE肽可以調(diào)節(jié)一種叫做strigolactone的化合物的植物合成。

植物的根向土壤中滲透糙伏毛內(nèi)酯，這種化合物刺激AM真菌的生長并定居在根中。一旦根部定殖或有足夠的磷酸鹽，CLE基因就會抑制糙伏毛內(nèi)酯的合成，從而減少真菌的進一步定殖。

“2000年初，研究人員發(fā)現(xiàn)有一種方法可以測量植物，然后減少殖民，”穆勒說。"但是直到現(xiàn)在，還沒有人真正理解這種動態(tài)的分子機制."

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