中国林科院热林所微生物团队在檀香氮素摄取调节机制方面取得阶段性进展

檀香(Santalum albumLinn.)作为一种典型的半寄生植物，具有自身根系直接吸收和吸器介导寄生掠取的混合营养获取方式，尤其是以氮素(N)为主的营养物质。然而，檀香如何调节两种营养获取方式进而响应环境氮浓度的机制仍不清晰，同时也缺乏针对性的经营措施提高檀香的氮素利用效率。
热林所森林微生物资源与保护团队通过添加不同激素或化学小分子，并分析檀香在低N和高N条件下的生长状况。经过筛选比较发现，褪黑素对檀香生长有着显著的促进作用(图1)。分析表明，低N条件下，褪黑素可显著提高檀香的NH4+吸收，增强硝酸还原酶（NR）和谷氨酰胺合成酶(GS)活性。同时，结合转录组(RNA-Seq)和开放染色质测序(ATAC-Seq)联合分析，发现褪黑素处理下的差异基因主要在N代谢和生长素通路富集(图2)，进一步试验证明了褪黑素诱导生长素合成和转运，显著促进檀香吸盘发育，从而提高檀香的N获取能力(图3)。上述结果表明，褪黑素能通过直接提高N代谢和促进吸盘发育两个信号途径提高檀香低N耐受性。该研究为檀香人工栽培技术提供了重要的理论依据，即檀香在育苗过程中，可通过添加以褪黑素为主要成分的植物生长调节剂优化檀香的混合养分摄取方式，最大程度促进其生长。
相关成果以“Melatonin enhances nitrogen metabolism and haustorium development in hemiparasiteSantalum album Linn.”为题，在植物科学高质量期刊《Environmental and Experimental Botany》上发表。孟森助理研究员为论文第一作者，陆俊锟研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金优秀青年基金、国家自然科学基金青年项目和中国林科院基本科研业务费资助。（孟森/热林所）
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104460
孟森 中国林科院热林所 2021-04-12

关键词 檀香  微生物  氮素  半寄生植物  图片