磷供应对两种植物根系性状的影响gydF4y2BaBrassica oleracea.gydF4y2Bal基因型gydF4y2Ba

背景gydF4y2Ba

磷(P)缺乏限制了世界范围内的作物生产。不同作物获取和利用可利用磷的能力不同。本研究的目的是确定根系性状(根系分泌物、根系构型、组织特异磷分配和基因表达)(a)对磷利用效率起作用，以及(b)对高茎尖锌(Zn)浓度有贡献gydF4y2BaBrassica oleracea.gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

两个gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba登记入册(var。gydF4y2BaSabellica.gydF4y2BaC6，羽衣甘蓝和var。gydF4y2BaitalicagydF4y2BaF103，一种西兰花）在水培系统中或在他们收到的高通量根表型（HTRP）系统中生长gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba(0.025毫米)gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba（0.25 mm）供应2周。在水培中，测量根和芽P和Zn浓度，使用傅立叶变换 - 红外光谱和气相色谱 - 质谱法进行根渗透物，并重新检查从根部的RNA氏菌数据。在HTRP实验中，评估RSA（主要和横向根系和横向根长），使用微粒诱导X射线发射测定P的组织特异性分布。所述C6加入具有更大的根和枝条生物量比F103加入，但后者具有比C6加入更大的拍摄磷浓度，而不管在水培系统中的供磷的。F103加入具有比C6加入更大的拍摄Zn浓度gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗。尽管F103加入具有较大数量的横向根，但也比C6加入中的长度更长，C6加入释放了比F103加入更大的数量和数量的极性化合物。发现了更多数量的p响应基因gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba在F103中的根源中的治疗比C6加入的根。将与“磷酸盐饥饿”连接的基因的表达上调，而与铁稳态连接的那些在下调gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

结果说明了根甲酸盐组成，RSA和基因表达组成中对P供应的根部灌注响应的大量变异性，但在根横截面中的P分布中，不能在两者中获得gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba种质研究。gydF4y2Ba

在植物中，磷（P）参与细胞生物能和代谢调节，是必需生物分子的重要结构组分，包括DNA，RNA，磷脂，ATP和糖磷酸盐[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba］．当P是有限供应设备利用一个多方面的组的形态，生化和分子的策略，以增加P的在土壤中的可用性，调整根生长访问P-富含土壤补丁和/或修改，其中P被内部使用的方式（改善P-采集，P-再分配和P-再转移的植物内）[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

植物制备的初始生化和形态调整，以增加对P的收购。已经详细描述了各种作物的这种改变。它们包括增加的特性：（a）无机P的溶解和土壤中有机P化合物的崩溃，（b）根部探索的土壤的体积或可用于捕获可溶性p的根表面积，（c）在根细胞的血浆膜穿过p吸收的速率，（d）影响根生长和营养捕获的全植物特征[gydF4y2Ba6gydF4y2Ba，gydF4y2Ba7gydF4y2Ba］．“表土觅食”被认为是P获取的最有效的根识别型[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba假设P浓缩在土壤的顶层中。P获取的最有利的根系统架构（RSA）是I）大的根生物量，根/芽生物质比，皮质雾藻，表层中的根表面积以及高p植物的斑块，II）的形成菌根共混物，酸化根际，释放有机化合物和磷酸酶，以及III）更大的磷酸盐（pgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba)根细胞的吸收能力[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba］．在这种情况下，在gydF4y2BaBrassica oleracea.gydF4y2BaL.平均值在次优P供应中的高产率和侧根的数量随产量潜力而增加[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．此外，总侧根长度和侧根的生长率分别为种质其曾在小和大的P供给更大的产率较大，而根角并未涉及到更大的产率[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．对于其他作物，已经观察到类似的改编，例如，大豆（gydF4y2Ba大豆gydF4y2Ba(l)稳定。)gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]和油菜（gydF4y2Ba芸苔属植物显著gydF4y2BaL.）gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．in.gydF4y2Ba拟南芥gydF4y2Ba(l)Heynh。，低P.一个vailability promotes the development of a highly branched root system to the detriment of the primary root, characterised by greater production of lateral roots and root hairs [12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba13gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

根系结构的改变（即根系的空间配置）是一种强大的车辆，用于了解作物植物，有效的P.gydF4y2Ba_我gydF4y2Ba收购[gydF4y2Ba7gydF4y2Ba，gydF4y2Ba14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba15gydF4y2Ba］．然而，根出渗出物（即，根源对其周围环境释放的有机代谢产物和无机物种）在流离际的污点可溶性矿物组件中起着互补作用[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba］．根系分泌物受植物营养状况的强烈影响，分泌物的数量和组成因特定营养(P、Fe、K或N)缺乏而不同[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］．例如，有效的大豆基因型通过向根际释放更多的有机化合物来应对低磷有效性，这增加了磷的有效性，使作物满足磷需求，在减少肥料添加的情况下产生稳定的生物量和种子产量[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba］．此外，(生物)PgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba可影响根分泌物的整体轮廓[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba］．在缺磷草莓(gydF4y2Ba草莓属×ananassagydF4y2BaCV。例如，植物，例如柠檬酸，半乳糖，苹果酸，赖氨酸，脯氨酸和山梨糖醇-6-磷酸盐的浓度在P缺陷植物中较大，在P-Replete植物中较大[gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

磷 - 缺乏在植物中也可以影响其它必需和非必需的矿物质元素的摄取[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba，gydF4y2Ba21gydF4y2Ba］．特别地，p缺乏可以诱导锌（Zn）过累积[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］．这种相互作用被归因于(a)影响细胞膜的生化变化[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba]和/或质外体锌摄取增加[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba]，（b）如RSA的形态变化，使土壤的更大体积为锌采集被利用[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba[或（c）分子信令网络的交叉谈话，由哪个pgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba基因缺陷上调锌转运蛋白基因的表达[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba28gydF4y2Ba，gydF4y2Ba29gydF4y2Ba］．相反，有报道称某些作物因磷引起缺锌[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba34gydF4y2Ba］．由于植物的贫困与动物中的Zn营养不良联系起来，因此了解与环境因素有关的植物中的Zn营养是重要的主题[gydF4y2Ba21gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba35gydF4y2Ba，gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba37gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

如叶子[gydF4y2Ba38gydF4y2Ba[根中元素的细胞型特异性分布取决于植物物种和环境的系统发育放置。虽然已经在各种植物种类中进行了P营养，但特别是在作物中，对ROOT中P的组织特异性分布的研究是罕见的，通常是使用多元素分析技术的偶然结果。通常，朝向内胚层的relizodermis逐渐增加，其中大部分P所在，并且已经报道了位于Stele内的细胞中的较小的P浓度[gydF4y2Ba39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

本研究的目的是确定根部特征（根出渗出物，RSA，基因表达和P的组织特异性分配）（a）在P-MUDEY效率中发挥作用，（B）有助于较大的芽Zn浓度使用两个对比gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba登记入册。gydF4y2Ba

水培实验gydF4y2Ba

两者gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba两家公司的入学率都增长良好gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba和gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba(以下简称处理)，无PgydF4y2Ba_我gydF4y2Ba缺乏症状（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S1)。各处理对根长、根和茎干物质无显著影响(双向方差分析)，但存在显著的基因型效应(附加文件)gydF4y2Ba2gydF4y2BaF103的根长(28.2±0.86 cm)高于C6的根长(25.6±0.88 cm)， C6的根和茎干物质平均含量也高于F103(图1)。gydF4y2Ba1gydF4y2Baa，b）。gydF4y2Ba

基因型和处理对根系和地上部磷浓度、磷转运因子(地上部P /根P浓度)和磷效率(PER)均有显著影响(P < 0.05)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S1)。最大的根磷浓度是在接受治疗的植物中测量的gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba结果表明，F103处理后的茎尖P浓度为0.95gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应与接收A的C6加入的拍摄P浓度没有不同gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应(图。gydF4y2Ba1gydF4y2BaC，D）。F103的磷易位因子比在两种治疗中的C6加入中较大（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bae).最大的PER值是在接收a的C6入世时发现的gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应和F103加入中最小的收到agydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Baf）。两种过程中的根本，芽和植物P含量明显更大gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应比gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应（附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba中：图S2）。gydF4y2Ba

基因型、处理及其互作对根、茎锌浓度均有显著影响(p < 0.05)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S1)。根系和地上部Zn含量最高的是F103gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bag, h)。锌转运因子在两种供试材料中没有差异，但在供试材料中较大gydF4y2Ba低磷gydF4y2Basupply (on average 0.49 ± 0.12) than in the高PgydF4y2Ba供应(平均0.39±0.08)。gydF4y2Ba

双向方差分析拍摄和根的年代,钾、钙、锰和铁浓度显示我)没有明显效果的基因型,治疗或交互拍摄Ca,年代,K,锰和铁的浓度,(二)根Ca, K和Mn含量受基因型的影响,3)gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba电源导致较大的根CA，S，K，Mn和Fe浓度gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗和IV）在根S，K，Ca，Mn或Fe浓度上没有基因型X治疗相互作用（图S3）。gydF4y2Ba

根分泌物的代谢组分析gydF4y2Ba

根除渗透物的ATR-FTIR光谱的比较揭示了附加和治疗之间的大差异（图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba）.在光谱的特征范围内(波数800-1700厘米)gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba})，两种植物的官能团分布明显不同(图。gydF4y2Ba2gydF4y2Baa).主成分分析将整个特征范围作为变异的来源，显示出两种成分的分离，主要集中在主成分(PC1)上，这解释了81%的变异(图1)。gydF4y2Ba2gydF4y2Bab)。principal component two (PC2), which explained 12% of the variation, strong separation between treatments was seen for the F103 accession only. Bands contributing distinctly to the separation in the dimension of PC1 and as such to the separation of the accessions were those between ≈1200–1300 cm^{−1gydF4y2Ba}，≈1400-1550 cm之间gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}≈1620-1690 cmgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S4)。其他几个次要贡献也很明显，例如≈830 cmgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，≈870cmgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，≈890厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，≈970厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，≈1100厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，≈1110 cm^{−1gydF4y2Ba}≈1380厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和≈1400厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S4)。因为ATR-FTIR光谱中的条带是对称和不对称的拉伸的组合，样品中存在的化合物的弯曲和摇摆振动在某个波长到特定化合物的条带的归属是复杂的[gydF4y2Ba43gydF4y2Ba，gydF4y2Ba44gydF4y2Ba］．但是，一些一般观察可以与已发表的数据结合使用（[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]和其中的参考文献）。For example, bands between ≈1620–1690 cm^{−1gydF4y2Ba}主要是蛋白质(酰胺I)和果胶振动的结果，在≈1400 ~ 1550 cmgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}主要是来自木质素，果胶，各种多糖和蛋白质（酰胺II）的羧基振动的结果，≈120-1300厘米之间的带gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}主要是木质素、蛋白质(酰胺III)、核酸和各种多糖振动的结果[gydF4y2Ba45gydF4y2Ba］．因此，这似乎是两个加入分离的最大贡献者是蛋白质。相比之下，PC2尺寸上的条带对分离有明显的贡献，同样对分离也有明显的贡献gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba和gydF4y2Ba高PgydF4y2BaF103加入中的治疗方法是那些≈1560-1700厘米之间的治疗方法gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，≈1390-1560 cmgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，介于≈1020-1380cm之间gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，between ≈960–1090 cm^{−1gydF4y2Ba}≈880厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}和≈830厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S5)。这些贡献谱带可归因于果胶和各种多糖(如约1020-800 cm)的振动gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，≈1.155cmgydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}，≈1260–1300 cm^{−1gydF4y2Ba}和≈1370厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}≈1400 - 1460厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}［gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]，这意味着在F103加入的植物中渗出的根部渗出物的最大差异gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba和gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应可能是由于多糖的存在。gydF4y2Ba

利用GC-MS技术，在C6植物根系分泌物中鉴定出39种极性化合物(有机酸、糖、糖醇、氨基酸、木质素等)，在F103植物根系分泌物中鉴定出34种极性化合物(附文件)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S2)。在所有情况下，C6根分泌物中代谢物的相对浓度都大于F103根分泌物。在C6植物根系分泌物中，发现草酸、半乳糖醇和二羟基二氢呋喃酮三种化合物含量较高gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗比gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba用一种化合物(半乳糖)进行治疗gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba仅处理和10种化合物(富马酸、果糖、蔗糖、半乳糖甘油、苯丙氨酸、氧脯氨酸、色氨酸、ß-丙氨酸、脯氨酸和蛋氨酸)检测中gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba仅治疗（附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S2)。其余25种化合物在gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗相比gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗从C6加入根渗出物。相反，在从F103加入根渗出物14种化合物在更丰富的gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗比gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba检测到治疗和13种化合物gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba在检测到只治疗和一种化合物（富马酸）gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba仅治疗（附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S2)。其余6种化合物在根分泌物中含量较高gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗相比gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗。log 2倍数变化（比较gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba借gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba处理）示于图gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba．计算两种处理中检测到的30种化合物的fold changes。C6组18个化合物和F103组7个化合物的渗出量有显著变化(Log2倍变化> 2)。gydF4y2Ba

根架构gydF4y2Ba

两种过程之间的根系结构（RSA）有一个明显的差异，特别是在主根部最上部的横向根部的发生和横向根部的长度（接近拍摄时;加入的RSA的代表照片在不同的处理中如图2所示。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba）.因此，沿着主根轴等距的4个部分(1、2、3、4个四分位以1分位在主根顶部区分)分别测定侧根的数量和长度。主根长度受处理的影响，而不受基因型或P处理与基因型交互作用的影响(双向方差分析;额外的文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S3)。平均主根长8.5 cmgydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗，它增加到9.6厘米gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗。横向根长度和横向根部的数据通常不会分布，因此执行秩的ANOVA。该分析显示了侧根长度之间的显着差异gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗，但不在gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗。另外，没有统计上对于无论是C6或F103加入在两种治疗之间的侧根长度显著差异。所述C6加入有这样显着高于最上面的四分位数的F103加入短更少侧根。这种趋势仍然出现在第二四分位数，但差异不如大（图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba）.在第三种四肢侧面根中仅偶尔发现，它们的发生不受任何变量的影响（附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S3)。四分之一未出现侧根，因此看不到侧根。gydF4y2Ba

根截面磷的分布gydF4y2Ba

特定组织中元素的浓度随植物根的长度而异[gydF4y2Ba46gydF4y2Ba，gydF4y2Ba47gydF4y2Ba，gydF4y2Ba48gydF4y2Ba，gydF4y2Ba49gydF4y2Ba］．为了能够P的两个治疗的分布和这两个国家加入定量比较，检查了类似的发育阶段的根部区域。Because the shortest distance from the root tip and the first lateral root was determined to be at 2.6 cm in the F103 accession, all cross sections were taken between 2.0 and 2.5 cm above the root tip (the maturation zone). Resulting cross sections were on average 288 ± 9 μm in diameter. The root cross sections were larger in the C6 accession than in the F103 accession receiving低磷gydF4y2Ba供应，而在gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Baa）。gydF4y2Ba

Whole root-cross sections contained on average 6.30 ± 0.90 g P kg^{−1gydF4y2Ba}(无花果。gydF4y2Ba5gydF4y2Bab).两种植物根横截面P浓度最大gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba种质在内皮被发现（图gydF4y2Ba5gydF4y2Bab）中，周围的维管束细胞层。虽然P的根内的分布加入和治疗效果并不显著，一些观察可制成。平均而言，以下P是在整个横截面和在C6加入接收的根内皮层测量gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗相比gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗，虽然没有针对F103加入的根部观察到这样的趋势（图。gydF4y2Ba5gydF4y2Bab)。gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba结果表明，与F103细胞相比，C6细胞细胞内的P浓度更高。gydF4y2Ba

基因表达gydF4y2Ba

这里显示的RNASEQ数据来自先前发布的数据集[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba]通过专注于不同的P供应重新进程（gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba和gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba);对低磷供应的基因表达差异进行了评估。在C6登录中，178个基因被差异调控gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应相比之下gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba而在F103登录中检测到320个DEGs(图。gydF4y2Ba6gydF4y2Baa）。这些DEG（附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba：表S4）称为P响应。两种进入有51个响应的参数，其中大多数（40）在其中占据了上调gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗。这些上调的DEGs的一个例子是Bo9g181910，它被注释为一个磷酸盐饥饿反应基因。两种植物中只有3个基因表达下调gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应。其中Bo5g008780被注释为高亲和性硝酸盐转运体2.1。8个差异基因对磷供应的响应存在差异。仅发现一个与锌转运相关的p反应基因(Bo1g021930)，并在C6位点中下调gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗。我们通过将P-responsive DEGs与所有表达的GO组大小进行统计比较，在这些DEGs中搜索过代表或过代表的基因本体论(GO)术语gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba基因（图。gydF4y2Ba6gydF4y2Bab).所有GO浓缩都可以在附加文件中找到gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:表S5。我们检测了两个样本的氧化石墨烯term enrichment，但这些富集在两个样本中都是罕见的。氧化石墨烯中最常见的富集物之一是“糖脂生物合成过程”，这表明两种物质都有反应gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba通过改变他们的脂质代谢来供应。对基因表达变化的MAPMAN分析，与其注释gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba矫形器，说明了哪些细胞过程被示意性地影响（图。gydF4y2Ba6gydF4y2Bac). p -响应型DEGs的表达谱(如图所示gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba列入附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba：表S6），显示在每个组下面的线图中。P饥饿强烈影响的过程包括影响转录调节，RNA加工，蛋白质合成和修饰，对应激，氧化还原活性，细胞信号传导，激素调节，金属稳态和溶质转运的反应。gydF4y2Ba

如预期的那样，当在水培中生长2周时，这两个品种被选中gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Baaccess呈现可测量的离子素（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，其他文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:无花果。S2, 3),代谢(无花果。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba，gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba基因(图)。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba）和形态（图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba，gydF4y2Ba5gydF4y2Ba）响应于减少的磷的有效性。既种质上调与到P-缺乏症（Bo9g181910），这表明该反应相关的基因的表达gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗引起了次优植物P营养。然而，在观察到芽中可见的缺陷症状之前发生降低P可用性的响应，例如芽生长的减少（图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bab)和紫色花青素色素沉着的积累(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba：图。S1），其指示全身P缺乏[gydF4y2Ba50gydF4y2Ba］．此外，在这两种过程中，在接收A的植物中测量了足够的拍摄P浓度gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba或者一个gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bad).然而，两种加入似乎都达到了P充分性[gydF4y2Ba51gydF4y2Ba通过使用不同的机制。C6生长更依赖于根系分泌物的数量和组成的变化，而F103生长更依赖于广泛的根系，令人惊讶的是，根系并不依赖于磷的供应。这些结论基于以下观察结果:1)水培(a) C6的生物量更大(图2)。gydF4y2Ba1gydF4y2Bab)但小枝P(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bad)和Zn(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bah）浓度，较大，每个P-MUDED效率的衡量标准[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba]，特别是在接收时gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba与F103接入相比(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Baf）中，（b）该C6加入渗出极性化合物的更大数量和它们的相对浓度比在F103加入（图大。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba和附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(2)在HTRP实验中，F103突变体的侧根数量比C6突变体的侧根数量多，侧根的长度也比C6突变体的长(图2)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba）.似乎在F103加入中生长的根比C6加入中的根渗出物需要更多的能量，这与最近的估计一致[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba，gydF4y2Ba52gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

许多植物采用根渗出物，以释放来自土壤的生物可利用营养，并与根际微生物群和食草动物相互作用[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba，gydF4y2Ba53gydF4y2Ba，gydF4y2Ba54gydF4y2Ba］．它们的作用方式与植物营养相关，可以包括对营养溶解度的直接影响，如有机酸释放到根际的效果，或间接效应，例如加强营养物质的生物利用度的根际微生物的吸引力土壤[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba］．尽管根系分泌物的数量和组成已被证明是物种和基因型特异性的[gydF4y2Ba55gydF4y2Ba，gydF4y2Ba56gydF4y2Ba[两者之间根渗出物组成的差异gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba通过ATR-FTIR捕获的附加过程（图。gydF4y2Ba2gydF4y2Ba），仍然是显着的。尽管潜在的问题，这些差异很明显[gydF4y2Ba57gydF4y2Ba，gydF4y2Ba58gydF4y2Ba]具有根渗出物集合的长度，这些集合超过了所提出的洗涤时间[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba］．由于两份材料的处理过程相同，其根系分泌物组成及其对磷供应的响应的差异可能与基因型和处理效果有关。有意义的回应gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba在C6突变体中观察到的磷供应表明，在该突变体中，根分泌物和磷胁迫之间有很强的相互作用。蛋白质似乎对两种供体渗出液的差异起着最显著的作用。事实上，氨基酸的数量、浓度和类型(图。gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba和附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba通过使用GC-MS对极性根分泌物的非定向分析发现，两份材料之间存在显著差异。据报道，除糖和糖醇外，根分泌物中的氨基酸还能调整微生物群落，因为它们代表微生物生长所需的碳和氮基质[gydF4y2Ba60gydF4y2Ba，gydF4y2Ba61gydF4y2Ba，gydF4y2Ba62gydF4y2Ba］．以前，显示P缺乏症刺激γ-氨基丁酸和玉米生长水贫化的释放[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]，正如C6加入所观察到的那样。然而，在P缺乏症下减少了从F103加入的根部的渗出物中渗出这些化合物的浓度。gydF4y2Ba

根系分泌有机酸与土壤中磷的调动有关[gydF4y2Ba61gydF4y2Ba]但虽然效果的大小是争论的[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba]在物种和基因型之间从根系中释放的有机酸的数量和组成存在巨大差异[gydF4y2Ba16gydF4y2Ba，gydF4y2Ba64gydF4y2Ba］．在白菜中生长水贫地，通过P缺乏诱导柠檬酸盐，苹果酸盐和琥珀酸盐的渗出[gydF4y2Ba65gydF4y2Ba，就像种植在土壤中的油菜籽一样[gydF4y2Ba63gydF4y2Ba]但不是当油菜在用不同的P源供应的沙子培养中生长时[gydF4y2Ba66gydF4y2Ba］．低分子量有机酸的P动员能力遵循顺序：柠檬酸>草原>酒石酸[gydF4y2Ba67gydF4y2Ba］．柠檬酸，一种在根系分泌物中最常因缺磷而增加浓度的有机酸[gydF4y2Ba68gydF4y2Ba我们的研究中未检测到。相反，在F103加入中，C6加入和琥珀酸和琥珀酸中的苹果酸似乎响应于降低的P获取而浓度的浓度最大。两种摘要虽然呈相反的方向，但在相反的方向上的最大浓度变化是2-哌啶羧酸，其作用尚未详细研究了根渗漏物，但已被发现增加gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba在碱性溶液中生长的根[gydF4y2Ba69gydF4y2Ba］．众所周知，碱性土壤会降低磷等营养物质的有效性[gydF4y2Ba70gydF4y2Ba］．当P可用性受到限制时，可能在碱性条件下调动P中的2-哌啶羧酸类似的化合物也可能有助于P动员gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba土壤全磷浓度不足，导致土壤磷供应不足。gydF4y2Ba

侧根通过增加土壤探查量和根系吸收磷的表面积，在磷的获取中发挥着重要作用[gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．在磷吸收效率高的基因型中，无论外部磷浓度如何，更多的侧根数量和长度已被证明对高产有显著贡献[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．在F103突变体中观察到的多根长侧根的RSA更靠近根的上部(第一四分位)。gydF4y2Ba4gydF4y2Ba）匹配“表层中觅食”表型，这被认为是有效的最有效的根识字型以获得高效的P获取[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba，gydF4y2Ba8gydF4y2Ba］．然而，在本研究中，尽管测定了相对较大的地上部磷浓度，但这与相应较大的生物量积累无关，这表明生理上的磷利用效率较低[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．在HTRP实验中，根横截面中P浓度最大的是在内皮层(图2)。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)，与以往有关不同植物种类的报告一致[gydF4y2Ba39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba，gydF4y2Ba71gydF4y2Ba］．内皮层是水和离子向植物维管系统径向运输的一个关键的质外体屏障，因此它在营养物质向茎部运输中起着检查点的作用[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba］．观察到C6加入时，内皮层中P的积累略多gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应比F103加入，无法与所研究的任何特征相关联，包括P易位因子的差异。需要进一步的研究来确定牙胚层中P累积与生理功能之间是否存在任何联系。gydF4y2Ba

尽管C6砧木的侧根比F103砧木少且短，但与F103砧木相比，C6砧木的根横截面直径更大gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应(图。gydF4y2Ba5gydF4y2Baa）。研究了根横截面的大小，因为常见的豆（gydF4y2Ba菜豆gydF4y2Ba(L.)低磷条件下，与其他基因型相比，根次生生长减少，根横截面积小，根呼吸小，根长)的地上部生物量和地上部磷含量显著增加[gydF4y2Ba72gydF4y2Ba］．但是，常见的豆类基因型之间没有显着差异，具有减少或晚期的次级生长的降低或晚期gydF4y2Ba72gydF4y2Ba］．在这里描述的研究中最大的根直径（图。gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)与最大的PER相吻合(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Baf)，发生在C6接入接收gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应。它可能是其他根特征，例如生物化学性状，但没有由[gydF4y2Ba72gydF4y2Ba]，贡献到较大的人。实际上，响应于限制土壤p，具有较厚根的物种主要通过amf升高，以补偿低根吸收表面和/或更高动员在Rhizosh的静脉中可溶性渗出渗透物[gydF4y2Ba73gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

两种过程中研究的代谢和形态根特征的巨大差异是通过GO浓缩和MAPMAN分析所示的两种摘要的根源中的巨大差异来支持（图。gydF4y2Ba6gydF4y2Ba）.在根本中的含量比两种常见都是普通的。F103加入响应了gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应与根比C6加入多度的视角。即使GO富集被认为是常见的两种加入，即“糖脂生物合成过程”和“饥饿的细胞反应”，在F103加入响应更显著。血脂在植物适应环境的能力发挥关键作用，和生存，P稀缺[gydF4y2Ba74gydF4y2Ba，gydF4y2Ba75gydF4y2Ba，gydF4y2Ba76gydF4y2Ba]，因为一些磷脂可以用非磷糖脂和亚磺脂脂肪替换[gydF4y2Ba77gydF4y2Ba］．一般而言，大多数GO过程是针对特异性的，一种观察到的观察结果是通过对基因表达的Mapman分析进一步支持的观察gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba，用他们的注释gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Baorthologues(无花果。gydF4y2Ba6gydF4y2Bac).细胞功能概述显示抑制类别，如在C6加入与“金属处理”gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应。在这个类别中，基因的表达与铁体内平衡（如还原铁氧化酶2（FRO2），铁还原酶缺陷（FRD3）和烟酰胺合酶2（NAS2）联gydF4y2Ba78gydF4y2Ba)在C6加入中明显下调gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba治疗。然而，这些表达变化并不伴随着根和地上铁浓度的显著差异(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba：图。S3）。这些观察结果与先前的观察结果相反gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba其中，缺磷植物的铁获取量大于富磷植物，不同的铁稳态基因(如NAS3和FER1)的诱导与磷耗尽相关[gydF4y2Ba79gydF4y2Ba］．反应的差异gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba和gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba可能与铁在根中的浓度有关gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba附属物生长在gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba处理比生长时要小gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba:图S3)，而在gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba．这里研究的响应也是特异性，高度动态的物种取决于p剥夺压力的水平或与其他环境因素有关，例如培养基组成或可用Fe的量。此外，gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba已经显示出具有非常特定的Fe-响应低磷供应。例如，在gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba与铁毒性相关的主根伸长减少发生在低磷供应时，这在其他植物中不常见[gydF4y2Ba80gydF4y2Ba］．与“运输”过程相关的基因的表达，如编码HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba- 进出ATP酶（AHA2），硝酸盐转运蛋白2; 1（NRT2; 1），磷酸转运蛋白1; 4（pHT1; 4），磷酸盐转运蛋白3（PHT3），铁调控器1（IRT1）和高亲和力钾转运蛋白（Hak5），以复杂的方式响应对比P供应，也许反映了植物中元素之间的相互作用网络[gydF4y2Ba81gydF4y2Ba］．这些变化可能会对低磷供应下的元素内稳态有有趣的见解。总的来说，我们对基因表达的分析突出了C6和F103对P剥夺的不同响应以及它们对改变脂质生物合成的共同响应。此外，C6和F103似乎都利用ROS信号通路来诱导应答gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应和诱导磷酸转移酶和磷酸酶。gydF4y2Ba

还评估了P和Zn之间的相互作用，因为基于几种作物中的观察结果，期望增加P供应和芽Zn浓度之间的负关系[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba，gydF4y2Ba33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba82gydF4y2Ba由于没有测量到其他元素的茎尖浓度对基因型、处理和它们的相互作用有响应(附加文件gydF4y2Ba1gydF4y2Ba：图。S3）。此外，低磷供应已经报告导致枝条锌过度积累[gydF4y2Ba22gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba，gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］．在努力增加食用作物中的射击Zn浓度以改善人类Zn营养[gydF4y2Ba83gydF4y2Ba，gydF4y2Ba84gydF4y2Ba，第一种相互作用是不希望的，因此正在寻找能够规避这种相互作用的作物或品种。虽然两种植物的根锌浓度随磷供应的增加有明显的响应(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bag)，只有在F103砧木上锌浓度增加gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应(图。gydF4y2Ba1gydF4y2Bah).这一观察结果与以前的大多数观察结果不同gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba基因型(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]和芥末（gydF4y2BaBrassica Juncea.gydF4y2Ba(l)Czern。)gydF4y2Ba32gydF4y2Ba，gydF4y2Ba82gydF4y2Ba]，增加施磷量可降低地上部锌含量。实际上，随着磷供应的增加，C6和F103植物在泥炭基堆肥中生长时，地上部Zn浓度均降低[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

由于任何根四分位数的两种载体中的横向根数或其长度没有重大响应，因此根本架构在其对比Zn采集中没有发挥作用。然而，横向根密度的田间生长的油菜强奸，但不是初级根长度和横向根长度，与叶Zn浓度显着呈正相关[gydF4y2Ba85gydF4y2Ba］．[中还报告了F103中的射击Zn浓度比在C6加入中，[gydF4y2Ba23gydF4y2Ba)(附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba表S7)，说明这两种植物积累锌的能力不同。事实上，在相同设计的实验中，当锌供应充足时，F103突变体的根中编码锌转运体的基因的表达量大于C6突变体的根[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba］．由于锌的转运因子在两种植物之间没有差异，尽管在植物接受锌后锌的转运降低了gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba供应与gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba供应，似乎Zn吸收到根部在射击中达到更高的Zn浓度方面发挥了重要作用。gydF4y2Ba

从这里进行的实验中获得的结果证明了离子组，根部渗出物组合物和基因表达对所研究的两个P治疗的响应的广泛内差。它们为迷你无挖掘系统中的实验提供了基础，该系统能够实现无损根成像和分析[gydF4y2Ba11gydF4y2Ba，gydF4y2Ba86gydF4y2Ba，这将在更现实的环境中验证结果。gydF4y2Ba

植物材料gydF4y2Ba

两个gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2BaC6(“冬堡F1”羽衣甘蓝，gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Bavar。gydF4y2BaSabellica.gydF4y2Ba)和F103(西兰花，gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Bavar。gydF4y2BaitalicagydF4y2Ba)的使用效率(附加文件gydF4y2Ba2gydF4y2Ba表S7)。这两种材料的选择是通过逐步选择的方法进行的。首先，采用对比的磷素利用效率测度，即磷素效率比(PER)计算为产量gydF4y2Ba_{低P.gydF4y2Ba}/ (PgydF4y2Ba_{低P.gydF4y2Ba} × Yield_{低P.gydF4y2Ba}）或产量gydF4y2Ba_{高PgydF4y2Ba}/ (PgydF4y2Ba_{高PgydF4y2Ba} × Yield_{高PgydF4y2Ba})，从376个基因型的多样性基础中选择gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba［gydF4y2Ba9gydF4y2Ba，gydF4y2Ba23gydF4y2Ba］．其次，采用不同的磷、锌组合进行水培2周，通过对F103和C6离子的反应对比，筛选出2个品种[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba］．F103加入的种子是从沃里克大学的狂欢资源单位获得的（如果在HRIGRU04701号码下保留此加入;gydF4y2Bahttps://warwick.ac.uk/fac/sci/lifesci/wcc/gru/gydF4y2Ba）.加入C6的种子可从美国坂田种子公司(gydF4y2Bahttps://www.sakata.com/gydF4y2Ba)为Winderbore F1基因型，共同命名为Borecole。这些材料最初是在温室中培育种子(种子膨胀)。在水培实验中，将种子置于置于16°C黑暗条件下5天的培养皿中，用去离子水浸湿滤纸表面发芽。在高通量根系表型(HTPR)试验中，种子直接使用，不进行预发芽，并放在蓝色的发芽纸上。gydF4y2Ba

水培实验gydF4y2Ba

两者gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba磷浓度为0.025 mM P (gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba）和0.25 mm p（gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba）.的gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba营养液中含有2 mM Ca (NOgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba）gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba， 2毫米NHgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba没有gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba， 0.75 mM MgSOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba， 0.5 mM KOH, 0.25 mM KHgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba，0.1 mm fenaedta，30μmhgydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba薄gydF4y2Ba_3.gydF4y2Ba， 25 μM CaClgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba， 10 μM MnSOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba，3μmcusogydF4y2Ba_4gydF4y2Ba，1μmznsogydF4y2Ba_4gydF4y2Ba和0.5μmnagydF4y2Ba_2gydF4y2BaMoOgydF4y2Ba_4gydF4y2Ba．的gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba营养液除含有0.025 mM KH外，其他成分与之相似gydF4y2Ba_2gydF4y2Ba阿宝gydF4y2Ba_4gydF4y2Ba0.225 mM KCl提供等效的K供应。实验按照前面详细描述的方式进行[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba］．每次加入和每次治疗都有四个桶（24家植物）。gydF4y2Ba

通过RNAseq分析研究基因表达gydF4y2Ba

用于从根提取RNA程序（gydF4y2BangydF4y2Ba = 3), library preparation, sequencing and bioinformatics analysis have been described in detail previously [29gydF4y2Ba];这个之前发表的RNAseq数据集被重新处理，只集中在两个P处理:gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba和gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗方法。差异表达基因(DEGs)计算为基因表达的比率gydF4y2Ba低磷gydF4y2Ba与基因表达相比的治疗gydF4y2Ba高PgydF4y2Ba治疗。A filter of fold change > 2 and a diverge probability greater than or equal to 80% was applied to define the P-responsive DEGs. Significantly enriched gene ontology (GO) terms were also sought based on “GO Term Finder” (http://www.yeastgenome.org/help/analyze/go-term-findergydF4y2Ba）.的gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Baorthologues的gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba使用EnsemblPlants release 46的生物艺术工具寻找基因[gydF4y2Ba87gydF4y2Ba］．的gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Bap响应型二氢基因的同源物gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba利用Ensembl鉴定了C6和F103。在所有447个p响应基因中gydF4y2BaB. Oleracea.gydF4y2Ba，共鉴定354个同源物gydF4y2Ba答:芥gydF4y2Ba而这些数据的表达数据被加载到Mapman版本3.5.0 beta（gydF4y2Bahttps://mapman.gabipd.org/home.gydF4y2Ba)来分析磷供应减少所影响的途径。线状图用R, ggplot2包绘制[gydF4y2Ba88gydF4y2Ba]，使用MapMan输出。gydF4y2Ba

根部渗出物的集合和代谢物分析gydF4y2Ba

由于在捕集液中洗涤根系分泌物的最佳收集时间为2-6小时[gydF4y2Ba59gydF4y2Ba]，将水疏入的植物（单独）在100ml Milliq水中置于100ml Milliq水中3小时（在黑暗中的一半），冷冻（在20℃）并冷冻干燥（α2-4，基督，德国）3天（ - 50°C，0.12毫巴）。然而，对于计划的所有分析，该程序产生了太小的根渗出物。因此，我们重复了实验，并在12小时的时间内收集了渗出物（在黑暗中的一半），冷冻并冷冻干燥。尽管如此，收集的金额对于计划的分析不足。这里报告的结果来自第三次尝试，当每个治疗中的每一只加入的18个个人被置于100毫升毫米水（没有通用）时，它们被保存在24小时（在黑暗中的一半）中同样的温室，植物生长在那里。在收集期结束时，早上，从溶液中除去植物，将其过滤（0.44μm，sigma-Aldrich），冷冻并冷冻干燥。从后一种方案中，针对每种处理收集0.9-3.8μg根出渗出物。gydF4y2Ba

在法国格勒诺布尔欧洲同步加速器辐射设施(ESRF)的Beamline ID21上，利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对采集的每一个根系分泌物干物质的一半进行了主要官能团的初步研究。分析是在Thermo Nicolet Nexus光谱仪(Artisan Technology Group, champae, IL, USA)上进行的，该光谱仪与智能轨道衰减全反射(ATR)附件相关，如前所述[gydF4y2Ba89gydF4y2Ba］．所有采集均在中红外光谱范围内进行（1700-800厘米gydF4y2Ba^{−1gydF4y2Ba}在空气中)。gydF4y2Ba

在收集的每根分泌物的后半部分，极性化合物被提取和衍生，如前所述[gydF4y2Ba90.gydF4y2Ba使用DB5-MSTM柱（15米×0.25mm×0.25μm; j＆w，folsom，emel，如[gydF4y2Ba91.gydF4y2Ba］．化合物通过质谱和使用内部数据库确定的真实标准共洗脱鉴定。数据是以用于定量的特定离子的峰面积为基础的相对值表示的。gydF4y2Ba

根和芽中元素含量的分析gydF4y2Ba

Concentrations of P, sulphur (S), potassium (K), calcium (Ca), manganese (Mn), iron (Fe) and Zn were determined in oven-dried (70 °C for 3 days) roots (ngydF4y2Ba= 5-7，用于采集分泌物的初始18个个体的复合样本)和芽(gydF4y2BangydF4y2Ba= 6)采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)，经微波辅助酸消解后，gydF4y2Ba92.gydF4y2Ba］．在根，茎和整株植物磷含量通过在与其相应的生物质中的各个器官中的P浓度相乘来计算。gydF4y2Ba

高通量根表型(HTRP)实验gydF4y2Ba

根系统架构在一个类似于[gydF4y2Ba85gydF4y2Ba］．将种子置于用水培实验中使用的相同营养溶液润湿的萌芽纸。实验在25×25cm的培养皿中进行，该培养皿中垂直于生长室（在8小时内保持16°C和18℃，在16小时内保持在16℃）。经过2周的生长后，使用FIJI图像处理软件测定根部的根部和主根部的长度，以及每个四分位数的侧向根的数量和长度进行测定[gydF4y2Ba93.gydF4y2Ba］．进行三个独立的实验，每个实验每次加入和治疗都有8-11。gydF4y2Ba

根中磷的分布gydF4y2Ba

利用微量质子诱导x射线发射技术(micro-PIXE)测定了从httrp实验中获得的植物根中磷的分布。如前所述制备样品[gydF4y2Ba94.gydF4y2Ba］．将第一侧根下方的根部置于不锈钢针中，冷冻固定，冷冻切片至50μm厚度，冷冻干燥并夹在两个吡螺旋箔（约400nm; SPI SUPPLES，WEST CHESTERS，PA，美国）延伸在铝制框架上。如前所述进行微门分析[gydF4y2Ba95.gydF4y2Ba］．分析了微门谱，在Geopixe II软件包中产生了分布图[gydF4y2Ba96.gydF4y2Ba］．因为分布图是定量的，所以每个像素提供有关元素浓度的信息。因此，从整个横截面和测量的每个部分的内胚层中提取P浓度。另外，确定根横截面直径。使用斐济图像处理软件进行这些计算[gydF4y2Ba93.gydF4y2Ba]如前所述[gydF4y2Ba94.gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

作为独立变量和双向ANOVA的单向分析（ANOVA）与加入和处理的独立变量和双向ANOVA作为独立变量，然后是HOC-SIDAK后HOC测试gydF4y2BapgydF4y2Ba当数据为正态分布时，采用< 0.05。非参数检验(秩数方差分析，然后是邓恩检验gydF4y2BapgydF4y2Ba< 0.05)用于非参数(侧根长度)数据。学生t测试(在gydF4y2BapgydF4y2Ba< 0.05)，用于两组比较。所有统计分析均在SigmaPlot 13.0版本(Systat Software, San Jose, CA)中进行。使用Orange 3.18软件对ATR-FTIR光谱进行处理，并对这些光谱进行主成分分析[gydF4y2Ba97.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba98.gydF4y2Ba]工作流程如附加文件所示gydF4y2Ba1gydF4y2Ba中：图S5。数据预处理用于PCA包括使用OMNIC光谱（热科学菲舍尔©），然后加入橡胶带基线校正和归一化向量ATR校正。gydF4y2Ba

本研究期间生成和/或分析的数据集可由通讯作者在合理要求下提供。RNAseq数据可以在基因表达Omnibus中找到，登录号为GSE127467 (gydF4y2Bahttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE127467gydF4y2Ba）.gydF4y2Ba

aha2：gydF4y2Ba

HgydF4y2Ba^+gydF4y2Ba出口腺苷三磷酸酶gydF4y2Ba

ATR-FTIR:gydF4y2Ba

衰减全反射-傅里叶变换红外gydF4y2Ba

CA：gydF4y2Ba

钙gydF4y2Ba

DEG：gydF4y2Ba

差异表达基因gydF4y2Ba

菲:gydF4y2Ba

铁gydF4y2Ba

fer1：gydF4y2Ba

铁丁-1gydF4y2Ba

FRD3:gydF4y2Ba

铁还原酶有缺陷gydF4y2Ba

FRO2:gydF4y2Ba

铁还原氧化酶2gydF4y2Ba

气相:gydF4y2Ba

气相色谱-质谱联用gydF4y2Ba

去：gydF4y2Ba

基因本体论gydF4y2Ba

Hak5：gydF4y2Ba

高亲和力钾运输器Hak5gydF4y2Ba

HTRP：gydF4y2Ba

高通量根表现型gydF4y2Ba

摘要:gydF4y2Ba

电感耦合等离子体质谱法gydF4y2Ba

IRT1：gydF4y2Ba

Iron-Regulated转运体1gydF4y2Ba

k：gydF4y2Ba

钾gydF4y2Ba

Micro-Pime：gydF4y2Ba

微粒子诱导x射线发射gydF4y2Ba

米歇尔。内格罗蓬特:gydF4y2Ba

锰gydF4y2Ba

NAS:gydF4y2Ba

烟草胺合成酶gydF4y2Ba

NRT2; 1:gydF4y2Ba

硝酸盐转运蛋白2;1gydF4y2Ba

病人:gydF4y2Ba

磷gydF4y2Ba

PHT:gydF4y2Ba

磷酸盐转运蛋白gydF4y2Ba

PC：gydF4y2Ba

主要成分gydF4y2Ba

RSA:gydF4y2Ba

根系统架构gydF4y2Ba

史:gydF4y2Ba

硫gydF4y2Ba

Zn：gydF4y2Ba

锌gydF4y2Ba

作者感谢Tim George博士和Lawrie Brown博士关于收集根分泌物的建议，感谢Jaswant Singh Khokhar博士和Lolita Wilson博士关于高通量根表型实验的建议。我们还要感谢诺丁汉大学的David E. Salt对Sina Fischer的指导。gydF4y2Ba

该工作得到了苏格兰政府的农村和环境科学和分析服务部门的支持，欧洲欧洲欧洲欧洲欧洲欧洲欧洲欧洲欧洲欧洲欧洲欧洲杂志（REA GALL协议N°623305），他还承认斯洛文尼亚研究机构的财政支持（研究计划P1-0212和P1-0112，和项目N7-0077和J7-9398）。Juan Reyes-Herrera承认墨西哥国家科学技术委员会（Conacyt）为他的博士后职位（Conacyt CVU＃177448）的资金。gydF4y2Ba

从属关系gydF4y2Ba

1. James Hutton研究所生态科学小组，Invergowrie, Dundee, DD2 5DA，英国gydF4y2Ba

   Paula Pongrac, Jacqueline A. Thompson, Gladys Wright & Philip J. WhitegydF4y2Ba

2. 约瑟夫·斯特凡研究所，Jamova 39，SI-1000，斯洛文尼亚卢布尔雅那gydF4y2Ba

   Paula Pongrac，Mitja Kelemen，Primośvavpetič＆primoōPelicongydF4y2Ba

3. 欧洲同步辐射设施，格勒诺布尔，法国gydF4y2Ba

   Hiram Castillo-Michel＆Juan Reyes-HerreragydF4y2Ba

4. 细胞与分子科学学院，詹姆斯赫顿研究所，Invergowrie，邓迪，DD2 5DA，英国gydF4y2Ba

   罗伯特·d·汉考克gydF4y2Ba

5. 未来食品灯塔卓越和诺丁汉大学诺丁汉大学诺丁汉，Le12 5次，英国gydF4y2Ba

   新浪菲舍尔gydF4y2Ba

6. Jožef Stefan国际研究生院，Jamova 39, SI-1000，卢布尔雅那，斯洛文尼亚gydF4y2Ba

   Mitja Kelemen.gydF4y2Ba

7. 卢布尔雅那大学生物技术学院，Jamnikarjeva 101, SI-1000，斯洛文尼亚卢布尔雅那gydF4y2Ba

   matevžlikar.gydF4y2Ba

8. 植物和农作物科学部，诺丁汉大学，拉夫堡，LE12 5RD大学，英国gydF4y2Ba

   马丁·r·BroadleygydF4y2Ba

9. 沙特国王大学杰出科学家奖学金项目，利雅得11451，沙特阿拉伯gydF4y2Ba

   Philip J. WhitegydF4y2Ba

10. 华中农业大学资源与环境学院，武汉，430070gydF4y2Ba

    Philip J. WhitegydF4y2Ba

贡献gydF4y2Ba

PPO和PJW构思和设计的研究和撰写文章。PPO和GW进行的实验，JAT进行ICP-MS分析，HC-M和JRH执行ATR-FTIR分析和光谱处理，RDH进行GC-MS分析，MK，PV和PPE进行的微PIXE分析，ML提供的统计建议并促成改进的数字，MRB支持HTRP实验，SF对RNA测序进行生物信息学，设计了相关人士，并促成了修订。所有作者认可的稿件。gydF4y2Ba

相应的作者gydF4y2Ba

对应到gydF4y2Ba保PongracgydF4y2Ba．gydF4y2Ba

伦理批准和同意参与gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

同意出版物gydF4y2Ba

不适用。gydF4y2Ba

竞争利益gydF4y2Ba

提交人声明他们没有利益冲突。gydF4y2Ba

出版商的注意gydF4y2Ba

施普林格《自然》杂志对已出版的地图和机构附属机构的管辖权要求保持中立。gydF4y2Ba