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我院张瑞福教授和宣伟教授课题组合作研究揭示了根际促生菌调控植物侧根发育的分子机制

发布时间:2021-02-09 点击次数:

植物侧根在主根上的形成是由根系生物钟(root clock)介导的,并受内源激素信号和外部环境因素的协同调控。根际微生物作为植物的“第二基因组”,能够改变植物的根系构型,增强侧根和根毛的发育,促进植物的生长和根际养分吸收,是促进化肥减施增效和农业绿色发展的重要因素。然而目前对根际微生物调控植物侧根发育的活性物质和调控机制尚不完全清楚。

我院从事根际微生物研究的张瑞福教授课题组和从事植物根系发育研究的宣伟教授课题组合作开展交叉研究,揭示了微生物肥料主要菌种根际促生芽孢杆菌通过挥发性物质调控植物侧根发育的分子机制。近日,研究成果以“Volatile compounds from beneficial rhizobacteriaBacillusspp. promote periodic lateral root development inArabidopsis”为题发表在《Plant, Cell & Environment》上。该研究发现根际促生菌解淀粉芽孢杆菌SQR9产生的挥发性物质,能够显著增强DR5在根尖震荡区(oscillation zone)的表达强度并缩短根系生物钟(root clock)的发生周期,进而诱导侧根起始点(pre-branch site)在主根上的大量形成;同时,该挥发性物质增强所有阶段侧根原基的生长素信号,促进早期侧根原基起始和后期侧根原基的发育,最终导致主根上更多侧根的形成;生长素信号通路、极性运输以及YUCs介导的生长素合成都参与SQR9对侧根发生的调控过程。

本研究提供了一个外部环境与内源机制协同调控植物侧根发育的模型,为利用根际促生菌及其代谢物质促进植物根系发育,提高根际养分的吸收利用,更好地发挥根际促生菌在减肥增效和农业绿色发展中的应用提供了理论支撑。

NT电子博士研究生李宇聪为论文第一作者,张瑞福教授和宣伟教授为论文共同通讯作者,两个课题组的其他老师和研究生也参会与了该研究。本研究得到国家自然科学基金、中央基本科研业务费、教育部创新团队经费和山东省重点研发计划项目的支持。

论文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14021

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