近日，中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所土壤植物互作創(chuàng)新團隊發(fā)現(xiàn)，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(yǎng)分適應性的分子生理機制，相關研究成果發(fā)表在《植物細胞(The Plant Cell)》上。

據(jù)中國農業(yè)科學院農業(yè)資源與農業(yè)區(qū)劃研究所研究員易可可介紹，磷是作物豐產所必需的大量營養(yǎng)元素。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(yè)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(yǎng)化等環(huán)境風險。因此，如何從作物自身出發(fā)，提高作物的磷養(yǎng)分吸收利用效率是我國農業(yè)生產亟須解決的問題。為了更好地應對土壤磷素狀況，植物已經(jīng)進化出多種磷養(yǎng)分吸收利用及基于磷養(yǎng)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(xié)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(fā)現(xiàn)RLI1基因存在可變剪切現(xiàn)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(yǎng)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(yǎng)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(xié)同激活磷饑餓應答信號，以提升水稻從外界獲取磷養(yǎng)分的能力，促進體內磷養(yǎng)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(fā)現(xiàn)，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(yǎng)分高效的作物提供理論依據(jù)。

該研究獲得了國家重點研發(fā)計劃，國家自然科學基金，中國博士后科學基金及中國農科院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

關鍵詞： 中國農業(yè)科學院 農業(yè)生產 農業(yè)區(qū)劃 富營養(yǎng)化 環(huán)境風險