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磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一，然而全世界约40%的耕地缺磷，我国超过50%的耕地缺磷，是制约农作物产量的重要因素。大豆是重要的粮油兼用作物，缺磷将严重影响大豆植株的生长、花芽分化、种子发育和根瘤的形成，最终影响大豆产量和品质。因此，挖掘大豆自身的遗传潜力，培育磷高效大豆品种是提高大豆产量和促进农业可持续发展的重要途径。
近日，中国农业科学院作物科学研究所侯文胜团队在Plant Physiology发表了题为“The GmNF-YC4-GmEXPA7 regulatory module influences phosphorus uptake by regulating root morphology”的研究论文，解析了GmNF-YC4-GmEXPA7调控大豆根系形态影响磷吸收的分子机制。该团队前期鉴定了一个大豆长日照条件下的开花抑制因子GmNF-YC4，利用CRISPR/Cas9技术创制的Gmnf-yc4纯合突变体在长日条件下显著早花早熟。在本研究中发现，Gmnf-yc4突变体株系根毛及根毛区域长度相对于野生型材料显著增加。随后对Gmnf-yc4突变体株系和野生型材料分别进行水培处理，结果发现，相比于野生型，Gmnf-yc4突变体的根系生物量、根长、根表面积、磷吸收量均显著增加。利用DAP-seq和RT-qPCR挖掘了GmNF-YC4调控的参与大豆低磷胁迫的靶基因。研究发现GmNF-YC4通过一个新的位点（TTTTTATT）直接结合到大豆扩展蛋白基因GmEXPA7的启动子上并抑制其表达。GmEXPA7主要在根中表达，其表达水平受到低磷胁迫诱导。在大豆毛状根中过量表达GmEXPA7基因能显著促进植株根系生长发育和磷吸收。综上所述，该研究解析了GmNF-YC4-GmEXPA7模块通过调节大豆根系形态参与大豆对低磷胁迫的适应性的分子机制，从而为培育耐低磷大豆品种提供依据。图1. 大豆GmNF-YC4-GmEXPA7模块介导大豆根系适应低磷胁迫的作用模型中国农业科学院作物科学研究所博士生刘小倩、蔡宇鹏副研究员为该文共同第一作者，侯文胜研究员、陈莉副研究员为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划和作科所“所级统筹”基本科研业务费的资助。https://doi.org/10.1093/plphys/kiae478
