近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)沈其榮院士團(tuán)隊(duì)張瑞福教授課題組與徐國(guó)華教授團(tuán)隊(duì)合作，在國(guó)際權(quán)威期刊《Nature Plants上發(fā)表了題為“Amino acid transporter-mediated assembly of rhizosphere microbiota enhances soil organic nitrogen acquisition in rice”的研究成果。該研究整合植物遺傳學(xué)、微生物組學(xué)與土壤有機(jī)培肥研究，揭示了水稻通過(guò)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的遺傳變異、進(jìn)而控制根際與有機(jī)養(yǎng)分分解和吸收相關(guān)的微生物組裝配、從而達(dá)到在肥沃或有機(jī)培肥土壤中高效利用氮素養(yǎng)分的適應(yīng)性進(jìn)化策略，為提高有機(jī)養(yǎng)分利用效率和有機(jī)肥效提供了理論基礎(chǔ)和微生物菌群產(chǎn)品。

土壤中90%以上的氮素以有機(jī)氮形式存在，而其生物有效性依賴(lài)于土壤微生物的分解作用。研究團(tuán)隊(duì)前期發(fā)現(xiàn)水稻氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白OsLHT1基因的遺傳變異使粳稻的氨基酸吸收能力顯著高于秈稻。在該項(xiàng)研究中，通過(guò)全國(guó)水稻主栽區(qū)不同品種與土壤肥力的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)OsLHT1a單倍型（主要為粳稻）的氨基酸高效吸收性狀與其主要有機(jī)質(zhì)高的種植環(huán)境及根際富集的功能微生物特征相關(guān)。利用從粳稻根際篩選的富集菌株，構(gòu)建了具有協(xié)同提高水稻氨基酸吸收效率的合成菌群SynM。該菌群提高水稻根系吸收氨基酸（15N標(biāo)記的天冬氨酸）達(dá)1.4倍。利用oslht1突變體及回交材料，明確SynM的根際組裝過(guò)程主要受OsLHT1基因控制，并且該組裝過(guò)程可以通過(guò)“遺留效應(yīng)”促進(jìn)后茬水稻對(duì)有機(jī)氮的利用。田間條件下，SynM與有機(jī)肥配施，可顯著提高有機(jī)肥的當(dāng)季肥效，水稻增產(chǎn)12.4%。該研究揭示了“宿主基因調(diào)控-根際菌群耦合-培肥措施強(qiáng)化”的協(xié)同機(jī)理，為培育有機(jī)養(yǎng)分高效作物新品種提供了微生物協(xié)同育種新途徑和新靶標(biāo)。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士研究生馬愛(ài)媛、荀衛(wèi)兵教授和張抒南副教授為論文第一作者，張瑞福教授和徐國(guó)華教授為論文的共同通訊作者，沈其榮院士為該研究提供了重要指導(dǎo)。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金以及教育部基礎(chǔ)學(xué)科與交叉學(xué)科突破計(jì)劃的資助。

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