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Current Biology:高浓度二氧化碳促进的植物生长依赖于叶绿体磷稳态

已有 1714 次阅读 2022-9-9 22:21 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Plant growth stimulation by high CO2 depends on phosphorus homeostasis in chloroplasts

第一作者Nadia Bouain

第一单位密歇根州立大学

通讯作者Hatem Rouached

 Abstract 

背景回顾Elevated atmospheric CO2 enhances photosynthetic rate, thereby increasing biomass production in plants. Nevertheless, high CO2 reduces the accumulation of essential nutrients such as phosphorus (P), which are required for photosynthetic processes and plant growth.


提出问题How plants ensure enhanced growth despite meager P status remains enigmatic. 


主要发现In this study, we utilize genome-wide association analysis in Arabidopsis thaliana to identify a P transporter, PHT4;3, which mediates the reduction of P in chloroplasts at high CO2


结果1-磷-植酸-生长Decreasing chloroplastic P fine-tunes the accumulation of a sugar-P metabolite, phytic acid, to support plant growth


结果2-保守机制Furthermore, we demonstrate that this adaptive mechanism is conserved in rice. 


结论Our results establish a mechanistic framework for sustainable food production against the backdrop of soaring CO2 levels across the world.



 摘 要 

大气中二氧化碳浓度的升高会提高植物的光合速率,从而增加植物的生物量。但是,高浓度的二氧化碳会减少磷等必要营养元素的积累,从而影响植物的光合作用和生长。植物如何在低磷条件下确保旺盛的生长,这仍然是一个谜。本文中,作者基于对拟南芥的全基因组关联分析,鉴定到了一个磷转运蛋白PHT4;3介导在高浓度二氧化碳条件下叶绿体磷含量的降低。叶绿体磷含量的降低会精细调控糖-磷代谢物植酸的积累,从而为植物的生长提供支撑。此外,作者也在单子叶植物中水稻中发现了保守的机制。本文的研究结果为全球二氧化碳水平飙升的背景下如何进行粮食的可持续生产,建立了一个机制框架。




 Hatem Rouached 

个人简介:

2002-2005年,法国蒙彼利埃大学,博士;

2005-2009年,瑞士洛桑大学,博后。


研究方向:植物如何发现、理解和适应各种营养信号。


doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.08.032


Journal: Current Biology

Published date: September 07, 2022


Cite:
Nadia Bouain, Huikyong Cho, Jaspreet Sandhu, Patcharin Tuiwong, Chanakan Prom-u-thai, Luqing Zheng, Zaigham Shahzad, Hatem Rouached. Plant growth stimulation by high CO2 depends on phosphorus homeostasis in chloroplasts. Current Biology, 2022. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.08.032



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