植物生理学:揭示水稻磷周转和花药磷积累的分子生理机制

来源：南京农业大学，2022年2月10日17:54

作物的磷效率主要分为吸收效率(PAE)和利用效率(PUE)。其中，PAE是指作物从土壤中获取磷的能力，其分子机制已被深入分析。PUE是由磷的吸收、运输、分配、同化、周转/再分配、生长发育反应等过程决定的复杂性状。其中，作物中磷的高效周转(如从源器官[老叶]到汇器官[新叶新穗]的再分配)是PUE的保障。

作物的磷效率主要分为吸收效率(PAE)和利用效率(PUE)。其中，PAE是指作物从土壤中获取磷的能力，其分子机制已被深入分析。PUE是由磷的吸收、运输、分配、同化、周转/再分配、生长发育反应等过程决定的复杂性状。其中，作物中磷的高效周转(如从源器官[老叶]向汇器官[新叶新穗]的再分配)是保证PUE的重要前提。然而，作物磷周转的分子生理机制仍不清楚。

最近，徐国华教授的团队发表了题为“水稻磷酸盐转运体OS PHT 1；7在磷再分配和花药发育中起双重作用”，阐明了水稻磷转运蛋白亚磷酸酯1；7参与磷的再分配和花药磷的积累。近年来，该团队在作物磷营养生物学研究方面取得了一系列进展，研究内容发表在《分子植物》、《新植物学》、《植物生理学》、《植物杂志》、《实验植物学杂志》等权威植物学期刊上。

与其他已发现的磷转运蛋白基因不同，亚磷酸酯1；7在根中不表达，但在老叶的维管束鞘和韧皮部薄壁细胞以及Node中两个维管束(正常/分散维管束和肥大维管束)的韧皮部中表达。由亚磷酸酯1；7.茎中特定的时空表达模式，结合其突变体植株的生理表型，表明：(1)该转运蛋白在水稻中磷再分配过程的三个步骤(1。老叶的维管束鞘；2.老叶韧皮部薄壁细胞；3.节)起着“阀门”的作用；(2)磷在水稻中的再分配需要质外体途径的参与(不排除质体途径的贡献)。另一方面，从水稻生殖生长的单核小孢子期到三核花粉期，花药中的磷会在短时间内积累。发现这一时期的亚磷酸酯1；7在花药中的表达水平显著高于所有其他磷转运蛋白基因，表明其对花药中磷的积累有重要贡献。至亚磷酸酯1；突变植物的生理表型分析证实，亚磷酸酯1；7的突变不仅影响水稻植株的生长(株高和穗长下降)，而且显著抑制花药中磷的积累，导致结实率和产量下降80%以上。该研究为分析作物磷周转的分子生理机制提供了新的线索，为作物改良PUE的分子育种提供了理论依据和基因资源。(100yiyao.com)

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