圭亚那柱花草根瘤共生适应酸性土壤的高效“抢磷”机制

近日，中国热科院品资所牧草团队成功绘制了圭亚那柱花草首个端粒到端粒（T2T）基因组图谱，揭开了其利用“根瘤共生”在酸性土壤中高效“抢磷”的神秘面纱。

豆科植物结瘤耗能耗养，因此在遭遇低磷胁迫时通常会本能地“踩刹车”，抑制根瘤形成以减少损耗；而圭亚那柱花草作为酸性土壤“先锋植物”却反其道而行之，非但不“踩刹车”，反而猛“踩油门”，通过大量结瘤攫取氮磷养分。为解码这一反常策略，研究团队利用PacBio HiFi、ONT及Hi-C等高通量测序技术，构建了大小为1.20 Gb的圭亚那柱花草T2T无间隙基因组。同时，研究进一步锁定了其“以共生换养分”的分子开关：查尔酮还原酶（CHR）基因家族的串联重复扩张增强了黄酮类信号物质合成，使其能在低磷条件下仍高效招募根瘤菌；同时，根瘤中磷转运与活化相关基因高表达，并通过激活旁路代谢及膜脂重塑显著提升磷资源利用效率。该研究阐明了圭亚那柱花草适应缺磷酸性土壤的进化策略，为豆科作物耐酸、养分高效新品种创制提供了新思路，对提升酸性土壤生产潜力具有重要意义。

图 根瘤共生驱动圭亚那柱花草磷高效吸收与利用的分子机制模式图

研究成果以“Telomere-to-telomere genome of Stylosanthes guianensis uncovers symbiotic adaptation to phosphorus-deficient soils”为题发表于《Genome Biology》。品资所刘攀道研究员、博士生刘春、濮文辉副研究员为共同第一作者，陈志坚、董荣书和刘国道研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和国家牧草产业技术体系等项目资助。

论文链接：https://link.springer.com/article/10.1186/s13059-026-04130-x