浅根系DRO1同源基因结合磷蘸根局部施肥技术提升马达加斯加贫瘠低地水稻磷利用效率

为解决磷肥利用率低和土壤贫瘠制约水稻生产的问题，研究人员通过田间试验探究根系构型（RSA）与局部磷施肥（P-dipping）的协同效应。发现浅根系qsor1-NIL在磷蘸根处理下磷吸收和产量提升最显著，而深根系Dro1-NIL对氮追肥响应更强。该研究为贫瘠土壤水稻精准施肥提供了遗传与农艺协同优化方案。

　　

磷是作物生长的必需营养元素，但全球多数农业土壤存在生物有效性磷匮乏的问题，严重制约粮食生产。尤其在热带低地水稻种植区，磷易与土壤中的铁、铝形成难溶性复合物，传统撒施磷肥的利用率仅15-25%。与此同时，磷矿资源不可再生，过度施肥又导致环境退化。如何通过遗传改良与农艺创新协同提升磷利用效率，成为当前农业可持续发展的重要命题。

日本科学技术振兴机构（JST）与日本国际协力机构（JICA）资助的研究团队，以马达加斯加贫瘠低地为试验场，探究了水稻根系构型（Root System Architecture, RSA）与局部磷施肥技术的交互效应。研究选用携带DRO1及其同源基因qSOR1的近等基因系（Near-isogenic lines, NILs），通过重复田间试验发现：具有极浅根系（0-5 cm土层）的qsor1-NIL在磷蘸根（P-dipping）处理下磷吸收效率最高，产量提升达0-2.77 t ha^?1；而深根系（10-30 cm）的Dro1-NIL则更擅长利用深层氮素，氮追肥使产量增加1.1 t ha^?1。该成果发表于《Field Crops Research》，为"基因型-农艺措施"精准匹配提供了实证依据。

关键技术包括：1）利用携带DRO1/qSOR1功能差异等位基因的NILs（qsor1-NIL、IR64、Dro1-NIL）作为材料；2）在马达加斯加6个低地农田开展重复试验；3）设置无肥（Ct）、磷蘸根（P_dip）及磷蘸根+氮追肥（P_dip+N）三组处理；4）通过分层土样分析根系分布与养分吸收动态。

【研究结果】
Grain yield
不同田块基础产量差异显著（1.65-4.06 t ha^?1），磷蘸根使产量提升0.40-2.77 t ha^?1，且qsor1-NIL响应最显著。

Genotype-by-P-dipping interaction
磷蘸根在qsor1-NIL中实现最高农艺磷效率（平均89 kg kg^?1），其浅根系能高效捕获表层磷热点；而Dro1-NIL的深层根系更利于氮素吸收。

Conclusions
研究揭示RSA性状与养分管理的互作规律：极浅根系（qsor1-NIL）适配磷蘸根技术，深根系（Dro1-NIL）则适合氮素追施。该发现为贫瘠土壤水稻生产的"基因型-施肥技术"精准匹配提供了理论框架，尤其对资源受限的小农户具有重要实践意义。

讨论部分强调，这是首次在田间全生育期验证根系角度QTLs与局部施肥的协同效应。未来育种可针对不同土壤剖面养分分布，设计"浅根系+表层施肥"或"深根系+深层追肥"的定制化组合。研究同时指出，在多重养分限制系统中，需平衡浅根系对磷的高效利用与深根系对氮的捕获能力，这对复合施肥制度的优化具有指导价值。