Plant Molecular Biology | 研究揭示“多面手”内生菌在氮饥饿条件下促进水稻植株生长！

水稻是最重要的作物之一，是全球约一半人口的主食。为了满足全球对水稻日益增长的需求，通常使用氮肥来提高产量。然而，高氮投入导致灾难性的环境影响。因此，植物学家面临着同时提高产量和减少氮肥过度使用的困境。目前，改善氮肥使用的方法包括系统性轮作、优化施肥以及培育氮效率高的品种。然而，这些方法的初始投资高，技术要求高，而且可能需要很长的时间才能实现。天然的土壤微生物可以作为接种剂来促进作物的产量。然而，并不是所有的微生物都对土壤生态系统有益，在田间大量施用也有技术上的困难。理想情况下，可以在田间利用少量特定的自我增殖的微生物来促进低氮条件下的作物生长。

2022年5月，国际学术期刊Plant Molecular Biology发表了南京师范大学戴传超团队的最新相关研究成果，题为Generalist endophyte Phomopsis liquidambaris colonization of Oryza sativa L. promotes plant growth under nitrogen starvation的研究论文。

内生真菌与宿主植物建立了共生关系，这导致了相互的生长益处。然而，人们对支撑内生菌定殖的植物遗传反应知之甚少。Phomopsis liquidambaris通常作为内生菌生活在广泛的无症状宿主中，并促进生物和非生物抗逆性。在这项研究中，科研人员表明，在低氮条件下，P. liquidambaris促进水稻在水培系统中的生长，该系统没有其他微生物。为了深入了解P. liquidambaris在低氮条件下的植物定殖机制，科研人员比较了根部接种的水稻在不同定殖阶段的根部和地上部分的转录组特征。科研人员确定，与植物生长促进有关的基因，如赤霉素和生长素相关的基因，在所有的发育阶段都有局部和系统性的上调。根部和地上部分最大的一组上调基因与类黄酮生物合成有关，它参与了植物生长以及抗菌化合物合成。此外，编码与植物防御有关的肽链内切酶抑制因子的基因在定殖的早期阶段被强烈上调。这些结果为植物-微生物互作的分子机制以及内生真菌在缺氮条件下促进植物生长提供了新的见解。

在氮饥饿条件下，P. liquidambaris-水稻共生的生长促进

在不同的定殖阶段，P. liquidambaris调节参与免疫反应和激素信号转导的宿主基因的表达

P. liquidambaris增加根部和地上部分组织中的总氮含量

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