稀土元素镧通过调节根尖生长素转运蛋白的丰度影响了主根生长

稀土元素(Rare earth elements，REEs)特别是镧作为植物生长刺激剂已被广泛应用于农业生产中。研究表明，REEs对植物的生长具有双重作用，低浓度促进生长、提高作物产量，高浓度则对植物有害。根系构型 (RSA) 在决定植物的水分和养分吸收方面具有决定性的作用。研究发现，中等浓度镧 (La)抑制主根生长，但促进了侧根的发育，从而调节了RSA。目前， REEs调控植物根系生长发育的生理与分子机制尚不完全清楚。

版纳植物园园艺植物育种研究组的研究生刘阳阳和孙亮亮在导师徐进研究员指导下，以拟南芥为材料，采用植物生理学、药理学、遗传学和分子生物学等研究手段，对稀土元素La调控植物根系发育的生理与分子机制进行了深入系统的研究。前期研究表明，高浓度La诱导主根根尖中的活性氧 (ROS)过度积累，并诱导了主根根尖细胞死亡，从而导致主根根尖分生组织细胞分裂潜力和干细胞龛活性丧失 (Liu et al., 2017, Journal of Experimental Botany)。继续研究还发现，镧处理还显著抑制了生长素转运蛋白AUX1和PIN1/2/4/7在主根根尖的丰度，但侧根的生长素转运蛋白的丰度并未受到影响。因此，镧处理降低了生长素在主根根尖的分布，从而抑制了主根生长。这一研究近期以Lanthanum Inhibits Primary Root Growth by Repressing Auxin Carrier Abundances in Arabidopsis为题，发表于国际植物学刊物Frontiers in Plant Science。

本研究得到了国家自然科学基金 (31272239)、云南省中青年学术带头人后备人才 (2014HB043)、中科院知识创新项目(KSCX2-EW-Z-15)和河北省自然科学基金杰出青年基金 (C2013503042) 等项目的资助。

镧抑制了主根根尖生长素运输