近日，竹子研究院竹林碳汇与生态多功能服务创新团队在《Horticulture Research》（中科院农林科学1区Top，IF 7.6）发表题为“Stable isotope labelling and gene expression analysis reveal dynamic nitrogen-supply mechanisms for rapid growth of Moso bamboo”（《同位素示踪和基因表达分析揭示毛竹快速生长的氮动态供应机制》）的研究论文。竹研院宋新章教授为本文通讯作者，创新团队已毕业博士研究生张君波、施曼副教授，博士后朱成磊、青岛农业大学青年教师杨克彬为论文共同第一作者。浙江农林大学竹子研究院为该论文第一单位和通讯作者单位。国际竹藤中心高志民研究员、华北理工大学宋小明教授等为该论文提供了重要指导。

毛竹（Phyllostachys edulis）作为一种乔木状克隆植物，生长速度极快，能在50天左右完成10-20m的高生长，其快速生长的内在机制一直是学届研究的焦点和难点。养分供应是毛竹快速生长的基础，但野外毛竹笋较高的退笋率和复杂的地下鞭根系统，使原位养分供应机制的探索难上加难。

课题组创造性地在野外建立了“一竹一鞭一笋”模式系统，将毛竹从出笋到展叶这一快速生长阶段分为四个时期（快速生长初期、盛期、抽枝期和展叶期），采用¹⁵N同位素示踪和转录组测序技术，揭示了毛竹快速生长期氮素的动态供应机制。研究发现母竹和鞭根在毛竹快速生长期间分工合作为竹笋供应养分，形成从“母竹供应为主——母竹和鞭根协同供应——鞭根供应为主”的氮素供应策略（图1）。

图1 “一竹一鞭一笋”模式系统中氮素的动态供应策略

此外，氨基酸转运基因PeAAP29123在母竹向竹笋的氮运输过程中发挥重要作用，HD-ZIP家族转录因子PeHDZ23987可结合PeAAP29123启动子的特异性元件激活其表达（图2）。在水稻中异源过表达PeAAP29123和PeHDZ23987，均能显著提高转基因水稻的氮素吸收效率。研究基于毛竹野外克隆片段探索氮素供应的机理，相关成果填补了大型乔木状克隆植物长距离氮运输分子机制的空白。

图2PeHDZ23987与PeAAP29123的启动子元件结合并激活其表达

本研究得到国家自然科学基金重点项目（31930075）等的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhaf062

(竹子研究院 施曼)