磷
是構成生物體的基本組分，
也
是植物生長髮育所必需的
大量營養元素
。
不過，磷元素不易吸收，
它主要以有機磷或難溶性鹽的
形式存在於土壤中。
植物動足了腦筋，
想出兩招來使自己茁壯成長：
簡單的是直接吸收；
另一種則是透過與叢枝菌根真菌共生，
從外界環境中獲取營養的“曲線救國”途徑。
過去50多年的研究發現：
植物根據自身的磷營養狀態
調控叢枝菌根共生的效率，
被稱為菌根共生的“自我調節”
，
但其調節機制一直未知。
中國科學院分子植物科學卓越創新中心
王二濤
研究團隊首次繪製了
水稻-叢枝菌根共生的轉錄調控網路，
揭示了植物的
直接磷吸收途徑
和
菌根共生磷吸收途徑
都是
受植物磷響應網路的統一控制
。
相關成果以封面論文的形式
於北京時間昨天深夜發表在
國際頂尖學術期刊《細胞》（Cell）上。
1
古老關係的新發現
要知道，植物和叢枝菌根真菌建立共生，與植物由水生向陸生進化發生在同一時期，是自然界中最古老的共生關係，也是植物適應陸地環境關鍵事件之一。
王二濤介紹，
叢枝菌根真菌提供給宿主植物的磷元素佔宿主植物總磷獲取量的70%以上
；
同時，叢枝菌根共生能幫助植物抵抗病原菌和其他非生物逆境
。
前期研究發現，
PHRs
是調控植物磷元素直接吸收途徑的核心轉錄因子。而磷元素感受器
SPX
透過抑制PHR的活性，維持植物體內的磷元素穩態。
在這項研究中，王二濤領銜的團隊使用水稻中菌根共生相關基因的啟動子作誘餌，篩選水稻轉錄因子文庫，繪製了水稻-叢枝菌根共生的轉錄調控網路，並發現
磷響應轉錄因子PHR處於網路的核心位置
。
進一步研究發現，
PHR透過結合在菌根共生相關基因的調控區域，進而控制叢枝菌根共生
。有意思的是，研究人員還發現缺失磷感受器SPX後，植物菌根共生的“自我調節”失靈了。
王二濤表示：
“
PHR最早是西班牙科學家在2001年發現的，但他們當時用的模式植物是擬南芥，而擬南芥是極少數不形成菌根共生的植物。
我們此次研究得出，
PHR既管‘內政’——磷元素的直接吸收，也‘主導外事’——控制叢枝菌根共生，可謂‘內外兼修’
。
”
2
“大滿貫”研究員瞄準“最前沿”
“CNS”，在神經生物學中指的是中樞神經系統。而在每一位科研人心中，CNS有著另一重含義：
《細胞》《自然》《科學》
這三本國際頂尖期刊。
雖然科研的目的並非發論文，但能在國際學術舞臺發出中國科技聲音，也是大家努力的方向
。
自2013年留學歸國起，王二濤在植物與微生物互作領域屢有建樹。
2017年，
王二濤研究組發現，在菌根共生中，宿主植物以脂肪酸的形式為菌根真菌提供碳源，而菌根真菌會幫助宿主植物增加對磷等營養元素的吸收
，這項工作發表在了《科學》上；
去年底，《自然》又報導了他的新突破：
王二濤研究組發現了豆科植物皮層細胞獲得SHR-SCR幹細胞分子模組是根瘤發育的關鍵，從而回答了“為什麼豆科植物能與根瘤菌共生固氮”的問題
。
加上這回在《細胞》封面的成果，王二濤
實現了“大滿貫”
。
國際同行評價說，
這項研究成果具有原創性且非常有趣，是菌根共生領域一次巨大的概念突破，為這一領域開闢了新的研究方向
。
王二濤說，目前在農業生產中，為了獲取糧食的豐收，施加了大量的化肥。這嚴重汙染生態環境，是我國農業生產中亟待解決的重大問題之一。
“
未來，我們可以透過提高PHR基因的表達，有望達到增加植物直接吸收磷元素和間接透過叢枝根菌共生吸收磷元素的目的，降低農業磷肥的施用。
”
中科院分子植物卓越中心主任、中科院院士韓斌也對王二濤提出了新希望。“我們不以論文數量論英雄，而是希望在前沿領域多出高質量成果。希望不要‘這山望著那山高’，在自己領域往縱深拓展。”
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