磷是一种天然矿物，对植物生长发育至关重要，地球的农业级磷储量预计将在50至100年内耗尽。密歇根州立大学和卡内基科学研究所的研究人员的一项新发现正在改变他们对低磷水平引起的植物铁毒性的理解。

“一旦世界供应用完，我们就无法制造更多的磷，”密歇根州立大学农业与自然资源学院助理教授，植物复原力研究所成员Hatem Rouached说。“理想情况下，我们希望能够在土壤中使用更少的磷来种植植物。

植物从土壤中吸收磷。当土壤中没有足够的磷时，植物会从土壤中吸收更多的铁，铁含量增加就会变得有毒。先前的研究支持铁毒性导致植物根部停止生长的观点。现在，密歇根州立大学和卡内基科学研究所的研究人员首次发现了植物根部早期停止生长的证据，没有任何铁的证据。这改变了研究人员看待这个问题的方式。

“如果铁毒性是原因，那么为什么根在铁积聚在根部之前停止生长?”MSU自然科学学院植物弹性研究所即将上任的主任，MSU研究基金会教授Seung Yon “Sue” Rhee说，目前在卡内基科学研究所。“我们知道一定有别的事情发生。”

使用计算模型构建基因调控网络，Rouached，Rhee和他们的团队分离出一种称为拟南芥根特异性激酶1的特定基因，该基因调节雷帕霉素或TOR复合物的靶标，雷帕霉素是植物，真菌和动物的关键发育调节因子。当植物缺乏磷时，该基因会下调TOR复合物，从而向植物的根部发送停止生长的信号。

“这是第一次有人将磷缺乏信号与维管植物中的TOR激酶联系起来，”Rhee说。

研究人员已经为这一过程申请了专利，并计划探索该基因的其他应用。

“我们相信这是植物矿物质营养领域的游戏规则改变者，”Rouached说。“我们希望设计出尽管磷有限，但根系仍能继续生长的植物。