植物基因的发现有助于减少水道中的肥料污染

纽约伊萨卡，2019年9月2日——农田过度施肥是一个巨大的环境问题。施肥农田中多余的磷经常进入附近的河流和湖泊。水生植物的生长和繁荣会导致水中氧气水平的降低，从而导致鱼类死亡和其他有害影响。

博伊斯汤普森研究所的研究人员发现了一对植物基因的功能，这可以帮助农民提高磷酸盐的捕获，从而减少与施肥有关的环境危害。

这项工作发表在9月2日的《自然植物》杂志上。

这一发现源于玛丽亚哈里森对植物与丛枝菌根真菌共生关系的关注。BTI的威廉克罗克教授，康乃尔大学综合植物科学学院兼职教授。

AM真菌定植于植物根部，形成植物交换脂肪酸磷和氮的界面。真菌还可以帮助植物从干旱等逆境中恢复。

但是用脂肪酸喂养AM真菌是昂贵的，所以植物不会让这种定殖失控。

为了找出植物是如何控制真菌定殖数量的，在她的实验室里，博士后科学家Harrison和LenaMller研究了苜蓿和短柄草属植物中编码一种叫做CLE肽的短蛋白的基因。

CLE肽参与细胞发育和对压力的反应，它们存在于整个植物界，从绿藻到开花植物。

研究人员发现，两个CLE基因是AM真菌共生的关键调节因子。一旦根被定殖，一个名为CLE53的基因会降低定殖率。当植物含有大量磷酸盐时，另一个基因CLE33会降低定殖率。

哈里森说：“对农民来说，控制真菌在植物根部的定殖水平，甚至在较高的磷酸盐条件下也能保持共生关系，这可能是有用的。例如，您可能想要AM真菌的其他有益效果，例如氮吸收和干旱恢复，以及进一步吸收磷酸盐。

“你可以通过改变植物中这些CLE肽的水平来实现这些好处，”Harrison补充道。

穆勒发现，CLE肽通过一种叫做SUNN的受体蛋白发挥作用。在与阿姆斯特丹大学的哈罗布维斯特(Harro Bouwmeester)和克里斯蒂娜弗洛科娃(Kristyna Flokova)的合作中，她发现两种CLE肽可以调节一种叫做strigolactone的化合物的植物合成。

植物的根向土壤中渗透糙伏毛内酯，这种化合物刺激AM真菌的生长并定居在根中。一旦根部定殖或有足够的磷酸盐，CLE基因就会抑制糙伏毛内酯的合成，从而减少真菌的进一步定殖。

“2000年初，研究人员发现有一种方法可以测量植物，然后减少殖民，”穆勒说。"但是直到现在，还没有人真正理解这种动态的分子机制."

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