應對酸性土壤養分脅迫？大豆“顧此失彼”

　　華南農業大學資源環境學院根系生物學研究中心、亞熱帶農業生物資源保護與利用國家重點實驗室研究員梁翠月團隊，研究揭示了大豆根系“顧此失彼”應對酸性土壤低磷、鋁、錳脅迫的分子機制。相關成果近日分別在線發表于《植物、細胞與環境》（Plant，Cell & Environment）和《有害物質雜志》（Journal of Hazardous Materials）。

　　我國酸性土壤面積約占全國土地面積的21%。酸性土壤中限制作物生產的主要因子包括養分有效性低（如：氮、磷）和金屬毒害（如：鋁、錳）等。因此，闡明大豆綜合適應酸性土壤低磷、鋁、錳脅迫的調控機制，是實現大豆在南方擴種的重要理論基礎。

　　在國家重點研發計劃、廣東省重點領域研發計劃等項目的資助下，該研究發現，大豆C2H2鋅指蛋白轉錄因子基因GmSTOP1-3的表達水平受低磷、鋁和錳處理上調。超量表達GmSTOP1-3不僅提高了大豆植株磷效率，增強其耐鋁毒能力，同時也提高了植株的錳敏感性。

　　綜合轉錄組和代謝組分析，發現GmSTOP1-3通過增加根系有機酸分泌及改變黃酮類物質合成代謝途徑，增強大豆耐鋁毒能力。然而，GmSTOP1-3調控的根系有機酸分泌同時也增加了土壤錳有效性，導致植株錳的過量累積。結合酵母單雜，雙熒光素酶報告基因檢測，以及凝膠遷移等實驗證明，GmSTOP1-3能夠直接激活膜定位檸檬酸轉運蛋白編碼基因GmMATE2/13的表達，促進大豆根系檸檬酸的分泌；同時也直接激活了金屬轉運蛋白基因GmZIP6/GmIREG3的表達，促進錳的吸收。

　　因此，在酸性土壤上，大豆GmSTOP1-3調控有機酸分泌促進根尖耐鋁毒和活化難溶無機磷的同時，不可避免地增加了土壤可溶態和交換態Mn2+的含量，而金屬轉運蛋白基因表達水平的提高也直接促進錳的吸收，導致大豆植株錳中毒的現象。