生命科学学院毛传澡团队Nat. Commun.发文揭示H2O2调控水稻低磷适应性的分子机制

水稻（Oryzasativa）作为全球核心粮食作物，滋养着世界半数以上人口。磷（P）的吸收与利用直接制约水稻生长及产量形成，但土壤中植物可吸收的主要磷形态——无机磷酸盐（Pi），易与土壤阳离子螯合形成难溶性化合物，导致无机磷含量极低。为应对低磷胁迫，植物经长期进化形成了一系列分子、细胞、生理生化及生长发育层面的应答反应，即磷饥饿响应（phosphatestarvationresponse），以提升磷素吸收利用效率。但植物如何在缺磷早期快速作出响应，H2O2是否参与调控水稻磷饥饿响应并不清楚。

近日，浙江大学生命科学学院毛传澡教授团队在国际权威期刊《NatureCommunications》发表了题为“H2O2-mediatedoxidationofPHOSPHATESTARVATIONRESPONSE2promotesadaptationtolowphosphateinrice”的研究论文。该研究首次揭示了由OsRBOH-D/H-H2O2-OsPHR2构成的调控模块调控水稻低磷适应性，系统阐明了低磷诱导产生的H2O2如何促进水稻磷素吸收利用，进而增强低磷适应性的分子机制。

研究团队发现低磷能够诱导呼吸爆发氧化酶编码基因OsRBOH-D/H的表达，从而使得水稻体内的H2O2含量升高。这种低磷诱导产生的H2O2能够作用于水稻磷饥饿信号通路中的核心转录因子OsPHR2，使其Cys377氨基酸残基发生氧化修饰，促进OsPHR2寡聚化，增加其核定位，同时提高其DNA结合能力，进而增强OsPHR2的转录因子活性，上调下游磷信号及磷吸收利用相关基因的表达，提高水稻的耐低磷能力。进一步研究表明，OsRBOH-D是OsPHR2的直接下游靶基因，OsPHR2-OsRBOH-D-H2O2-OsPHR2形成正反馈调控环路，促进水稻快速适应低磷环境。

该研究揭示了H2O2信号在水稻低磷适应性中的作用机制，为深入理解水稻低磷耐受性的调控网络、培育磷素高效吸收利用的水稻新品种提供了重要理论支撑，也为磷高效作物新品种的分子设计与遗传改良提供了关键靶点。

浙江大学毛传澡教授团队的博士后蒙福宁、博士毕业生向丹为论文并列第一作者，毛传澡教授为通讯作者。该研究得到国家重点研发计划项目、中国博士后科学基金、浙江省自然科学基金以及中央高校基本科研业务费的资助。