本网讯（通讯员 任锐）近日，我校农学院张丹教授团队在植物学领域顶级期刊《The Plant Cell》在线发表了题为“The Myb73-GDPD2-GA2ox1 transcriptional regulatory module confers phosphate deficiency tolerance in soybean”的研究型论文。该成果为团队近年在大豆重要农艺性状关键基因的发掘与解析GmERF1（Plant Physiology，2023）、GmRR1（Plant Physiology，2023）、赤霉素3β-羟化酶（New Phytologist，2022）和GmETO1（Plant Cell and Environment，2022）等研究成果的基础上，在植物正向遗传学领域取得的又一重要成果。
大豆是人类植物蛋白和油脂的主要来源，如同芯片一样，当前已成为卡住中国发展脖子的瓶颈，成为关系国计民生的重要基础性、战略性物资。大豆是一种喜磷作物，磷肥对大豆增产有着重要的作用。在全国大豆主产区，特别是黄淮地区，充足的磷肥能促进根瘤发育达到“以磷促氮”的效果，使大豆明显增产。然而，当前我国大面积耕地土壤缺磷与磷素利用率低已成为限制国产大豆生产发展的重要因素。因此充分挖掘作物自身的遗传潜力，提高作物对土壤磷素的吸收利用率是解决供磷与磷流失矛盾最经济有效的途径之一。
本文从改良大豆自身遗传潜力，突破土壤缺磷及磷利用率低的瓶颈限制，进而提高磷效率的科学问题出发，通过多年多点的遗传分析，图位克隆了一个耐低磷主效QTL GmGDPD2。过表达该基因最优单倍型能显著促进根系生长发育和有机酸分泌，提高磷吸收及产量，而敲除该基因则抑制根系生长并降低磷效率，且根系发育受阻可通过外源喷施GA合成抑制剂得到恢复。过表达和敲除其互作基因GmGA2ox1也表现出相似表型，且双突株系表型表现出叠加效应，表明两基因在应对低磷胁迫中具有协同作用。进一步研究发现上游转录因子GmMyb73可以通过结合GmGDPD2启动子抑制其表达，进而负调控大豆对低磷胁迫的耐受性。这些结果表明GmGDPD2可能通过感知上游信号进而调节根系激素水平影响根系细胞分裂来调节大豆对低磷胁迫的耐受性。
综上，该研究鉴定了一个新的植物磷效率调控模块，并在大豆中验证了该模块在根系发育与磷吸收利用中的调控作用，评估了其对大豆的增产潜力，为高产高效大豆新品种培育提供了信息支持。以GmGDPD2为中心的磷效率调控模块代表了一个很有潜力的核心枢纽，可以通过重塑根系结构特性来提高大豆对低磷胁迫的耐受性并最终提高产量，为未来通过协同改良多个性状实现大豆产量潜力突破、减少磷肥施用提供了新思路。
图1调控大豆耐低磷特性的Myb73-GDPD2-GA2ox1模型
我校讲师胡丹丹、研究生崔瑞凡、王珂、杨宇明为本文共同第一作者，张丹教授为论文第一通讯作者，中科院东北地理所张恒友研究员和南京农业大学喻德跃教授为共同通讯作者，河南农业大学为第一署名单位。广州大学孔凡江教授为遗传分析提供了宝贵的种质资源与分型数据，河南省农业科学院王金社副研究员在数据分析方面给予了帮助。该项工作获得了国家自然科学基金、“中原英才计划”青年拔尖人才与河南省杰出青年基金等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koae041
