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New Phytologist | 李磊团队与合作者揭示水稻适应高铁红壤的遗传机制

2025-03-26

中国南方的红壤土是热带和亚热带地区典型的土壤类型，其形成受高温多雨气候的影响，具有pH值低、铁氧化物富集等不利于作物生长的特点。大多数水稻品种能在高铁红壤中正常生长，但其适应性的遗传机制尚不明确。

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近日，北京大学现代农业研究院/潍坊现代农业山东省实验室/小麦育种全国重点实验室李磊研究员团队与中科院植物研究所刘春明研究员团队合作，在New Phytologist 在线发表了题为《OsSPL9 promotes Cu uptake and translocation in rice grown in high-Fe red soil》的研究论文，揭示了铜稳态转录因子OsSPL9介导水稻适应高铁红壤的遗传机制。
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图1. 水稻突变体rss1在高铁红壤中生长受阻

本研究通过正向遗传筛选，鉴定到一个红壤土敏感水稻突变体rss1。该突变体在海南高铁红壤中生长严重受阻，在四川铁含量较低的红壤土中生长抑制表型较弱，而在北京褐土中无明显表型（图1）。生理实验表明，rss1 植株在红壤/高铁条件下根和地上部铁含量升高但铜含量降低，补充铜可抑制其生长受阻表型。图位克隆发现RSS1 编码水稻铜稳态转录因子OsSPL9，其在中柱鞘细胞和木质部周围薄壁细胞中表达。高铁条件下，OsSPL9通过结合OsYSL16、OsCOPT1 和OsCOPT5 等铜转运蛋白基因的启动子激活其表达，而过表达OsYSL16 可部分回补rss1 表型。因此，OsSPL9通过激活铜转运蛋白基因表达克服高铁胁迫导致的铜缺乏，从而使水稻适应红壤环境（图2）。

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图2. OsSPL9激活铜转运蛋白基因表达克服

高铁胁迫导致的铜缺乏

该研究阐明了植物在铁铜营养平衡中的协同调控机制，为培育适应高铁红壤土的作物品种提供了的理论依据，对提高作物在贫瘠土壤中的生产力具有重要意义。李磊研究员与刘春明研究员为论文的共同通讯作者。


原文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/nph.70074