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研究發現：作物通過基因可變剪切來整合自身高效生長與低磷養分適應性

工人日報-中工網記者 黃哲雯  通訊員 金云翔 

中國農科院農業資源與農業區劃研究所土壤植物互作創新團隊近日發現，GARP家族轉錄因子RLI1編碼基因通過可變剪切的“一箭雙雕”調控策略來平衡植物生長與低磷養分適應性的分子生理機制。

相關研究成果發表在《植物細胞（The Plant Cell）》上。

磷是作物豐產所必需的大量營養元素，據介紹，目前我國耕地土壤普遍存在總磷含量高，而作物可吸收利用有效磷含量不足的問題。農業生產中往往通過大量施用磷肥來解決，但這不僅會導致田間磷肥利用率降低，也易引起水體富營養化等環境風險。因此，如何從作物自身出發，提高作物的磷養分吸收利用效率是我國農業生產急需解決的問題。

圖片說明：RLI1通過可變剪切整合磷信號、磷平衡及生長調控的工作模型（中國農科院農業資源與農業區劃研究所供圖）

為了更好地應對土壤磷素狀況，植物已經進化出多種磷養分吸收利用及基于磷養分供給水平的生長應答機制。然而，目前仍不清楚這些應答機制之間是如何協調響應的。

研究團隊基于前期報道的土壤磷素調控水稻株型的重要調控因子RLI1，進一步發現RLI1基因存在可變剪切現象。RLI1的可變剪切能產生兩種蛋白亞型：RLI1a（包含MYB DNA結合域）和RLI1b（包含MYB和CC結構域），兩種蛋白亞型在外界磷素養分供應充足和缺乏條件下行使著不同的功能。當土壤有效磷供應充足時，水稻大量積累RLI1a亞型蛋白并激活油菜素內酯的合成及信號轉導，以此促進磷養分充足條件下的高效生長。當土壤有效磷供應不足時，RLI1b亞型蛋白大量積累，其與磷素核心調控因子PHR2協同激活磷饑餓應答信號，以提升水稻從外界獲取磷養分的能力，促進體內磷養分的高效周轉再利用，以此來幫助水稻抵御低磷脅迫。

進一步的研究發現，RLI1通過可變剪切來整合磷信號、磷平衡及生長的調控機制在被子植物中都是普遍存在的。該保守機制的解析，為今后培育株型理想磷養分高效的作物提供理論依據。