在水稻、玉米等農(nóng)作物的生長(zhǎng)中，磷是必需的營(yíng)養(yǎng)元素，但大量施加磷肥卻又容易造成環(huán)境污染，如果能通過(guò)叢枝菌根共生來(lái)幫助吸收，對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)大有裨益。來(lái)自中國(guó)的年輕科學(xué)家就在這一研究中取得了重大突破。潛心鉆研，多年深耕一個(gè)領(lǐng)域，記者了解到，在上海，這樣的青年科學(xué)家不在少數(shù)。

// 原創(chuàng)且有趣 //

在菌根共生研究領(lǐng)域取得重大突破

磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)元素。多數(shù)植物除了通過(guò)根的外皮層和根毛細(xì)胞直接從土壤中吸收磷元素以外，還通過(guò)與叢枝菌根真菌共生，間接從環(huán)境中高效獲取磷元素。叢枝菌根真菌提供給宿主植物的磷元素占宿主植物總磷獲取量的70%以上。

過(guò)去50多年的研究發(fā)現(xiàn)，植物根據(jù)自身的磷營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，來(lái)調(diào)控其與叢枝菌根真菌之間的共生，研究人員稱為菌根共生的“自我調(diào)節(jié)”，但其調(diào)控機(jī)制一直未知。

10月12日23：00，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王二濤研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表封面論文，首次繪制了水稻-叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，揭示了植物的直接磷吸收途徑和菌根共生磷吸收途徑均是受植物磷響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一控制，回答了菌根共生領(lǐng)域“自我調(diào)節(jié)”這一重要科學(xué)問(wèn)題，被專家認(rèn)為“研究結(jié)果具有原創(chuàng)性且非常有趣，是菌根共生研究領(lǐng)域的一次重大突破”。

王二濤團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究中，使用水稻中菌根共生相關(guān)基因的啟動(dòng)子做誘餌，篩選水稻轉(zhuǎn)錄因子文庫(kù)，繪制了水稻-叢枝菌根共生的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并鑒定到多個(gè)調(diào)控叢枝菌根共生的新轉(zhuǎn)錄因子，其中磷響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子PHR處于網(wǎng)絡(luò)的核心位置。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PHR通過(guò)結(jié)合在菌根共生相關(guān)基因的調(diào)控區(qū)域，控制叢枝菌根共生。有意思的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)，缺失磷感受器SPX后，植物菌根共生的“自我調(diào)節(jié)”失靈。

搞清楚了這一困擾多年的問(wèn)題，就能夠通過(guò)改造“自我調(diào)節(jié)”來(lái)提高磷吸收的效率。據(jù)介紹，為了獲取糧食的豐收，經(jīng)常施加大量的含磷化肥，嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境，是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重大問(wèn)題之一。通過(guò)提高PHR基因的表達(dá)，有望達(dá)到增加水稻直接吸收磷營(yíng)養(yǎng)和間接通過(guò)叢枝菌根共生吸收磷營(yíng)養(yǎng)的目的，降低農(nóng)業(yè)磷肥的施用，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供新的方案。

// 10年科研之路 //

一輩子干一件事

這一課題研究的突破，團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了五六年時(shí)間。而從回國(guó)以來(lái)，王二濤就一直在致力于從事豆科植物-根瘤菌共生固氮，植物-叢枝菌根真菌共生方面的研究，至今已近10年。他說(shuō)自己是農(nóng)村出身，見(jiàn)慣了水稻、玉米、大豆等莊稼，“覺(jué)得很親切”。

1979年出生的王二濤研究員是“國(guó)家杰出青年基金”獲得者，2019年入選“國(guó)家高層次人才特殊支持計(jì)劃”。從讀研開(kāi)始，王二濤就一直在做植物研究。2013年從英國(guó)讀完博士后回國(guó)進(jìn)入中科院分子植物科學(xué)創(chuàng)新中心組建自己的研究室之后，他屢屢有所突破——建立了以脂肪酸為核心的叢枝菌根共生營(yíng)養(yǎng)交換與調(diào)控的理論框架；發(fā)現(xiàn)菌根因子受體，闡明植物識(shí)別共生微生物的分子基礎(chǔ)；揭示豆科植物根瘤“奠基細(xì)胞”形成的分子機(jī)制等，是一位國(guó)際植物-微生物共生研究領(lǐng)域的前沿探索者。

在中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心主任韓斌院士看來(lái)，王二濤的研究成果可喜可賀的地方在于：“他一直在自己的領(lǐng)域里面不斷地往縱深方向拓展，所以能夠在這樣一個(gè)國(guó)際前沿領(lǐng)域占據(jù)了一個(gè)制高點(diǎn)。”

無(wú)獨(dú)有偶，就在上個(gè)月底，同樣來(lái)自該中心的何祖華研究團(tuán)隊(duì)在幫助水稻“提高生存能力”上有了重大科研突破——為了有效控制水稻病害，保障我國(guó)糧食高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，何祖華團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了15年的研究，揭示了一條植物免疫抑制新通路。9月30日23時(shí)，這一研究成果在線發(fā)表于國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上。

2003年大學(xué)畢業(yè)后，王二濤被推免到中科院上海生命科學(xué)研究院讀書(shū)，當(dāng)時(shí)博士畢業(yè)沒(méi)幾年的何祖華正是他的導(dǎo)師?！霸谘芯克切┠辏卫蠋煘槲业於撕芎玫幕A(chǔ)?！蓖醵f(shuō)，也正是老師的鼓勵(lì)和身教讓他大膽選擇自己感興趣的研究方向，并在這條路上堅(jiān)持至今，如今也開(kāi)始培養(yǎng)起青年人。

“我們中國(guó)的科學(xué)家應(yīng)該向國(guó)外優(yōu)秀科學(xué)家學(xué)習(xí)的地方，就是國(guó)外的科學(xué)家都比較純粹，一輩子干一件事。”韓斌院士這樣表示，“不要這山望著那山高，也不僅僅是為了多發(fā)表文章，得什么大獎(jiǎng)，而是在自己感興趣的領(lǐng)域精耕，不放棄，做得更深更強(qiáng)。每個(gè)人守住一攤子，一輩子干成一件事。”

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