中国农业大学韩振海/王忆团队发现MdPHR2和MdARF6-4协同增强苹果砧木磷吸收的机制

磷是植物生长发育所必需的大量营养元素，但因土壤中含有的大量磷通常大部分以难溶性无机磷或有机磷的形式存在，使得植物根系难以直接吸收和利用。丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF）在植物磷吸收过程中发挥重要作用，AM真菌能够与大多数陆生植物的根系建立互利共生关系，通过菌丝网络极大地扩展根系的吸收范围，提高植物磷的获取能力。

近日，中国农业大学园艺学院韩振海/王忆教授团队在The Plant Journal杂志上在线发表了题为“MdPHR2 and MdARF6-4 synergistically regulate arbuscular mycorrhizal symbiosis and the transcription of MdPHT1;13, enhancing phosphorus uptake in apple rootstocks”的研究论文，揭示了MdPHR2和MdARF6-4之间的互作协同调控Gm真菌共生及MdPHT1;13的转录，从而促进苹果砧木磷吸收的机制。

为了提高土壤磷的利用，该研究采用了四种不同的丛枝菌根真菌，研究其对苹果砧木生长发育及土壤磷吸收的影响。结果表明，在磷缺乏条件下，摩西球囊霉（Glomus mosseae，Gm）能够显著促进苹果砧木的生长发育和磷吸收。此外，也发现磷饥饿响应因子（PHRs）和生长素响应因子（ARFs）等转录因子均上调表达。干扰MdPHR2或MdARF6-4的植株会导致根系丛枝结构减少、菌根总定殖率降低以及根系磷含量下降，表明MdPHR2和MdARF6-4在Gm真菌共生及磷吸收过程中起正向调控作用。然而，MdARF6-4的过表达植株在Gm真菌接种条件下抑制了根系生长，但根系磷含量依然显著上调，这表明改基因参与了Gm真菌介导的磷吸收并负调控根系发育。进一步的研究表明，MdPHR2 和MdARF6-4在体内和体外均能相互作用，并直接结合下游磷转运蛋白MdPHT1;13的启动子区域。

综上，研究揭示了MdPHR2和MdARF6-4之间的互作协同调控Gm真菌共生及MdPHT1;13的表达，从而促进苹果砧木的磷吸收。

丛枝菌根真菌与苹果砧木根系互作的工作模型

中国农业大学韩振海教授和王忆教授为该论文的通讯作者，已毕业博士研究生黄怡梅为论文第一作者，青年教师翟龙妹为并列第一作者。研究得到了国家重点研发计划、现代农业产业技术（苹果）体系和中国农业大学人才培育发展计划等项目的支持。

论文链接：

http://dx.doi.org/10.1111/tpj.70070