纽约州ITHACA，2019年9月2日 - 农田过度施肥是一个巨大的环境问题。来自受精农田的过量磷经常进入附近的河流和湖泊。由此产生的水生植物生长繁荣可导致水中的氧气水平下降，导致鱼类死亡和其他有害影响。

Boyce Thompson研究所的研究人员发现了一对植物基因的功能，这些基因可以帮助农民改善磷酸盐捕获，从而减少与受精相关的环境危害。

这项工作于9月2日在Nature Plants上发表。

这一发现源于玛丽亚哈里森对植物与丛枝菌根(AM)真菌的共生关系的关注。哈里森是BTI的William H. Crocker教授，也是康奈尔大学综合植物科学学院的兼职教授。

AM真菌定殖植物根，形成植物交换脂肪酸磷酸盐和氮的界面。真菌还可以帮助植物从压力条件中恢复，例如干旱时期。

但是用脂肪酸喂养AM真菌是昂贵的，因此植物不会让这种殖民化不受控制。

为了发现植物如何控制真菌定植的数量，她实验室的博士后科学家Harrison和LenaMüller研究了在Medic藜苜蓿和Brachypodium distachyon植物中编码称为CLE肽的短蛋白质的基因。

CLE肽参与细胞发育和对压力的反应，并且它们存在于整个植物界，从绿藻到开花植物。

研究人员发现，其中两个CLE基因是AM真菌共生的关键调节因子。一个名为CLE53的基因一旦根被定植就会降低定植率。当植物有大量磷酸盐时，另一个基因CLE33会降低定植率。

“能够控制植物根部的真菌定植水平，即使在较高的磷酸盐条件下也能保持共生，这对农民来说可能是有用的，”哈里森说。“例如，你可能想要AM真菌的其他有益作用，如氮吸收和干旱恢复，以及进一步吸收磷酸盐”

“你可以通过改变植物中这些CLE肽的水平来实现这些益处，”哈里森补充说。

Müller发现CLE肽通过称为SUNN的受体蛋白起作用。她与阿姆斯特丹大学的Harro Bouwmeester和Kristyna Flokova合作，发现两种CLE肽调节植物合成一种名为独脚金内酯的化合物。

植物根部将独脚金内酯渗入土壤中，该化合物刺激AM真菌生长并定植于根部。一旦根被定植或有足够的磷酸盐，CLE基因抑制独脚金内酯的合成，从而减少真菌的任何进一步定植。

“在2000年初，研究人员发现植物有一种方法可以测量，然后减少定植，”穆勒说。“但直到现在，没有人真正理解这种动态的分子机制。”