近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤植物互作創(chuàng)新團(tuán)隊研究鑒定了磷高效紫云英品種，并解析了其磷高效的分子機制，為今后磷高效紫云英品種的育種改良和田間管理等積累了重要材料和經(jīng)驗。相關(guān)成果發(fā)表在《清潔生產(chǎn)雜志（Journal of Cleaner Production）》上。
據(jù)易可可研究員介紹，綠肥被廣泛用在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，在退化環(huán)境的生態(tài)恢復(fù)和提高土壤肥力方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。紫云英（ Astragalus sinicus ）是最廣泛使用的綠肥品種之一。豆科綠肥紫云英的根部能夠和固氮菌形成根瘤，具有強大的生物固氮能力。并且研究發(fā)現(xiàn)翻壓紫云英可以減少活性氮流失，增加土壤氮素養(yǎng)分循環(huán)。鑒于磷肥的過度施用以及隨之而來的環(huán)境污染風(fēng)險，如何提高具有固氮能力綠肥的磷吸收能力，實現(xiàn)綠肥氮和磷養(yǎng)分的高積累，從而進(jìn)一步改善農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的氮磷循環(huán)是一個限制綠肥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題。
該研究選擇不同的紫云英品種，在不同磷水平條件下，對紫云英的生理指標(biāo)進(jìn)行評價，鑒定出了磷高效紫云英品種Xinzi-1。研究發(fā)現(xiàn)紫云英品種Xinzi-1對磷饑餓具有較高的耐受性，其磷含量比其他品種高約25%-60%，且不論在低磷還是高磷環(huán)境中，Xinzi-1均表現(xiàn)出較高水平的磷積累，表明Xinzi-1具有較高的磷活化和積累能力。研究進(jìn)一步通過時空全長轉(zhuǎn)錄組分析的方法來解析該品種磷高效的分子機制，發(fā)現(xiàn)在缺磷條件下，Xinzi-1的磷信號通路網(wǎng)絡(luò)發(fā)生了全局性改變。在磷饑餓條件下，Xinzi-1中參與磷素轉(zhuǎn)運和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的核心基因的表達(dá)譜發(fā)生了顯著變化，如磷酸鹽轉(zhuǎn)運體和酸性磷酸酶等的基因表達(dá)受到顯著誘導(dǎo)，增加活化土壤磷以及磷素吸收能力。同時，液泡磷外排基因顯著上調(diào)以釋放液泡磷素存儲供應(yīng)植物生長需要，研究提出了基于豆科綠肥與大田作物間氮磷協(xié)同高效循環(huán)利用系統(tǒng)模型。該研究為綠肥作物在可持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的氮磷養(yǎng)分高效循環(huán)，以及綠肥作物的合理利用、育種、品種評價等提供了新思路。
該研究得到科技部科技伙伴計劃項目、綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目資助。（通訊員 金云翔）
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652622005625
