豆科植物与根瘤菌之间的共生固氮效率受到宿主植物遗传背景以及矿质元素（如氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁等）的显著影响。每种矿质营养元素在固氮过程中扮演着独特的角色，而豆科植物已进化出复杂的信号传导系统，能够响应环境中的矿质元素水平并调节共生固氮的相关生物学过程。氮、钙、磷等矿质元素在结瘤形成、结瘤数量调控以及调控根瘤衰老等方面均具有关键作用。有效的共生固氮不仅依赖于低氮环境，还需要钙介导的早期共生信号转导、磷的高效吸收与运输，以及植物和类菌体生长代谢所需的各种金属营养元素的可用性。此外，精细的氮代谢途径在共生固氮过程中也起着至关重要的作用。
2024年11月，Horticulture Research在线发表了兰州大学刘建全教授团队题为Nutrient-dependent regulation of symbiotic nitrogen fixation in legumes的综述论文。
本综述回顾了营养依赖性调控豆科植物共生固氮的最新研究进展，讨论了结瘤自调控机制（AON）及关键转录因子NIN-LIKE PROTEIN（NLP）在硝酸盐介导的根瘤形成中的作用（图1）。豆科植物与根瘤菌形成互惠共生关系，植物提供碳源，根瘤菌固定大气氮。在共生过程中，豆科植物通过地上与地下信号的相互作用调节结瘤数量，以平衡氮素摄取与能量损耗。NLP根据环境氮源的可用性精细调控共生关系（图1）。
本综述总结了矿质营养及其转运蛋白在豆科植物共生中的关键作用（图2）。除了提供碳源外，植物还向类菌体输送必需的矿质元素，这些元素通过根、根瘤的维管系统和共生体膜传递。在此过程中，转运蛋白在植物与类菌体之间的养分交换中起核心作用。综述指出，矿质元素在提高固氮效率中的协同作用尚未充分理解，未来研究应聚焦其交互机制及在不同环境中的优化策略。
兰州大学生态学院萃英博士后马燕林为该论文的第一作者，兰州大学任广朋教授为该论文的通讯作者，刘建全教授对该论文提供了宝贵的指导。该研究得到了国家自然科学基金面上项目（32370224）和青年项目（32301477）的支持。
Applied potassium negates osmotic stress impacts on plant physiological processes: a meta-analysis
https://doi.org/10.1093/hr/uhae318
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