近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授徐國(guó)華團(tuán)隊(duì)在《植物生理學(xué)》在線發(fā)表了最新研究論文，闡明了水稻磷轉(zhuǎn)運(yùn)體OsPHT1;7在磷素再分配和花藥磷積累中的功能。
論文通訊作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授顧冕介紹，作物的磷效率主要分為吸收效率和利用效率。吸收效率指作物從土壤中獲取磷素的能力，其分子機(jī)制已得到深入解析;利用效率則是由磷素吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)、分配、同化、周轉(zhuǎn)/再分配、生長(zhǎng)發(fā)育響應(yīng)等多個(gè)過程共同決定的復(fù)雜性狀。其中，作物體內(nèi)磷素的高效周轉(zhuǎn)是保證其利用效率的重要前提，這種高效周轉(zhuǎn)包括從源器官老葉向庫(kù)器官新葉、穗的再分配。然而，作物體內(nèi)磷素周轉(zhuǎn)的分子生理機(jī)制尚不清楚。
與其他已發(fā)現(xiàn)的磷轉(zhuǎn)運(yùn)體基因不同，OsPHT1;7在根部不表達(dá)，而是在老葉的維管束鞘和韌皮部薄壁細(xì)胞以及節(jié)中兩種維管束(常規(guī)/分散維管束和肥大維管束) 的韌皮部表達(dá)。
論文第一作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生戴長(zhǎng)榮介紹，由OsPHT1;7在地上部特異的時(shí)空表達(dá)模式，結(jié)合其突變體植株的生理表型可知，該轉(zhuǎn)運(yùn)體在水稻磷素再分配過程的三個(gè)步驟(老葉維管束鞘、老葉韌皮部薄壁細(xì)胞、節(jié))中扮演著“閥門”的角色;水稻磷素再分配需要質(zhì)外體途徑的參與，并且不排除共質(zhì)體途徑的貢獻(xiàn)。
另一方面，在水稻生殖生長(zhǎng)的單核小孢子期至三核花粉期，花藥中的磷素會(huì)在短時(shí)間內(nèi)大量積累。研究發(fā)現(xiàn)，該時(shí)期OsPHT1;7在花藥中的表達(dá)量顯著高于其他所有磷轉(zhuǎn)運(yùn)體基因，表明其對(duì)花藥磷積累的重要貢獻(xiàn)。
對(duì)OsPHT1;7突變體植株的生理表型分析證實(shí)，OsPHT1;7的突變不僅影響水稻植株的生長(zhǎng)——株高、穗長(zhǎng)降低，還顯著抑制花藥中的磷積累，導(dǎo)致結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量下降80%以上。
該研究為解析作物體內(nèi)磷素周轉(zhuǎn)的分子生理機(jī)制提供了新線索，并為分子育種工作提供了理論依據(jù)和基因資源。(記者 李晨)
關(guān)鍵詞： 磷素在水稻中再分配和累積機(jī)制 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 吸收效率 植物生理學(xué)
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