氮是植物必需的矿质元素，但土壤中的氮不易被吸收且易流失，因此提升氮素利用效率对实现可持续农业具有重要意义。蓝莓在自然环境中与杜鹃花类菌根真菌（ERMF）共生形成内生菌根，其养分获取高度依赖于菌根途径，且蓝莓属于典型的喜铵植物。植物对铵的吸收与转运主要由铵转运蛋白（AMT）介导，已有研究表明，菌根共生可上调部分AMT基因的表达，从而在多种环境下促进植物生长发育。目前，已有AMT基因被证实参与菌根途径中NH₄⁺的摄取和转运。然而，蓝莓VcAMT基因在菌根共生条件下调控氮素吸收与利用的分子机制尚不清楚。

近日，吉林农业大学园艺学院李亚东教授团队孙海悦教授组在Plant, Cell & Environment在线发表题为“VcAMT14 enhances ammonium uptake in blueberries during mycorrhizal symbiosis”的研究论文。本研究发现VcAMT14基因在蓝莓ERMF共生体的氮响应调控中起着关键作用，为菌根介导的氮吸收机制提供了重要见解。

研究团队在蓝莓基因组中共鉴定出19个VcAMT基因家族成员。通过分析在不同组织中的表达情况，发现有9个VcAMT基因在根部高度表达。进一步研究表明，当植株接种ERMF（O. maius BL01）后，这9个VcAMT基因的表达水平均显著上调。值得关注的是，在对植株施加不同氮素水平处理后，只有VcAMT14在菌根共生条件下被显著诱导表达。这暗示着VcAMT14可能是菌根途径增强氮吸收过程中的关键基因。

图1. 不同浓度的铵态氮对菌根中VcAMTs表达水平的影响

为进一步探索VcAMT14的功能，团队对其亚细胞定位进行了观察，结果显示VcAMT14在质膜上发挥功能。通过异源酵母互补实验进一步证实，VcAMT14能够恢复缺乏铵转运能力酵母的生长，具有有效的NH₄⁺转运能力。

在此基础上，分析了不同氮素水平下接种O. maius BL01对蓝莓氮吸收与代谢的影响。结果发现，接种O. maius BL01后，不同氮素条件下蓝莓植株根围土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、中性磷酸酶活性和碱性磷酸酶均有所提高，同时增加植株氮含量、根部GS/GOGAT活性以及根部VcGS1和VcNADH-GOGAT基因的表达水平，酸性磷酸酶在低氮条件下有所提升，而土壤pH整体降低。为了进一步研究VcAMT14基因的功能，对ERMF定殖后蓝莓根系中的VcAMT14基因进行瞬时沉默。与对照相比，在VcAMT14被沉默的蓝莓株系中，NH₄⁺含量显著下降，根部GS/GOGAT活性及VcGS1和VcNADH-GOGAT基因表达也明显降低，同时水培营养液的pH升高。这些结果表明，在菌根共生条件下，VcAMT14参与调控蓝莓植株的氮响应和吸收。

图2. 蓝莓根中VcAMT14的功能分析

综上，本研究系统鉴定了蓝莓VcAMT基因家族成员，并对其在菌根共生条件下的表达和功能进行分析。结果表明，VcAMT14在杜鹃花类菌根真菌共生体中参与蓝莓对铵态氮的吸收过程，说明其在菌根途径介导的蓝莓氮素吸收过程中发挥重要作用，为理解菌根增强蓝莓养分利用效率及减少氮肥的投入提供了新见解。

该论文第一作者为吉林农业大学园艺学院已毕业硕士研究生陈旭阳，现工作单位为中国农业科学院果树研究所，通讯作者为孙海悦教授。该研究得到国家自然科学基金（32472695）、吉林省科技发展计划项目（20250202007NC）及吉林省发展和改革委员会项目（2023C0354-4）的支持。

期刊简介：

该期刊专注于发表最高质量的相关理论或实验文章和原创研究，因其能在植物科学领域中提供研究者们全新见解的特点而备受推崇。期刊由英国著名植物生理学家Harry Smith教授于1978年创立，由北京林业大学林金星教授和英国伯明翰大学 ChristineFoyer教授担任主编。

期刊主页：wileyonlinelibrary.com/journal/pce

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撰稿 |陈旭阳‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

排版 | 张曦

审核 | 陈旭阳