研究人员发现蛋白质可以在氮含量低时告诉植物不

全球粮食安全研究所(GIFS)的博士后研究员MutsutomoTokizawa博士(博士)与加拿大卓越中心LeonKochian博士(博士)共同发表了一项新研究的主要作者萨省大学全球粮食安全研究主席和GIFS研究小组负责人。研究人员发现了一种新的调节机制，可以帮助植物根部在缺氮土壤中保存资源，并利用它们来促进主根的生长，使主根可以更深地生长到土壤中，寻找养分浓度较高的区域。

研究结果支持开发具有根相关性状的新作物品种的长期举措，帮助农业生产者优化肥料施用。

“氮是植物生长最重要的养分，从根部获取硝酸盐对作物生产力和质量有很大影响，”时泽说。

“根系结构会根据土壤硝酸盐浓度的变化而发生巨大变化，GIFS的目标之一是在作物中培育更好的根系，从而为全球粮食安全做出贡献，”时泽说。

植物吸收的氮比任何其他养分都多，这就是为什么全球农业生产者每年购买的2亿多吨氮、磷和钾肥料中，大部分都是氮基产品。

Tokizawa的研究最近发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上，研究了当硝酸盐(植物获取氨或尿素等氮基肥料的主要形式)无法立即获得时植物的反应。

该项目诞生于疫情期间：由于无法在2020年初进行预期的实验室工作，时泽开始重新审视他在日本岐阜大学研究生工作中收集的数据，他在该实验室工作的实验室最初发现了一种名为STOP1的有趣蛋白质，该蛋白质与植物对磷和钾的反应有关。

在这篇论文中，Tokizawa与岐阜大学的合作者以及GIFSKochian根-土壤-微生物相互作用研究小组的其他同事合作，在拟南芥植物中进行了一系列实验，表明STOP1抑制植物侧根的生长——侧根是从主根生长出来的。植物主根——当硝酸盐缺乏时。

该研究首次指出STOP1参与植物对植物生长所需的三种主要肥料养分(氮、磷和钾)的反应。

“令人惊讶的是，STOP1是参与许多此类相互作用的蛋白质，但随着我们对植物的了解越来越多，我们正在了解它们有多么复杂，特别是在植物对压力的反应方面，”Tokizawa说。9月荣获日本土壤科学与植物营养学会杰出青年研究员奖。

时泽说，该团队的发现为未来的研究提出了几个问题。他解释说，驱动这些相互作用的监管网络极其复杂，需要进行额外的工作才能准确了解植物如何感知某个区域的可用硝酸盐含量较低。

Kochian在GIFS的项目研究了根系、土壤和土壤中微生物之间的相互作用，这些相互作用对土壤肥力和作物健康有重大影响。了解这些相互作用对于在充满挑战和不断变化的环境中提高产量和促进可持续农业系统至关重要。

“很明显，根系在植物育种和作物改良方面仍然是相对未开发的领域，但它们在改善作物对气候变化，特别是干旱和洪水的反应方面发挥着关键作用，”科奇安说。

“更大的根还可以在土壤中固存更多的碳。从我们所有的工作中，我们发现增加根系的大小可以在不使用种子产量所需的太多植物碳的情况下完成，这会增加氮、磷和钾的吸收效率。其结果是优化了农民的化肥投入和成本，并减少了环境影响和修复氮磷径流的成本。”