作物的磷效率主要分為吸收效率 （PAE） 和利用效率 （PUE）。其中，PAE指作物從土壤中獲取磷素的能力，其分子機制已得到深入解析；PUE則是由磷素吸收、轉(zhuǎn)運、分配、同化、周轉(zhuǎn)/再分配、生長發(fā)育響應(yīng)等多個過程共同決定的復(fù)雜性狀。其中，作物體內(nèi)磷素的高效周轉(zhuǎn) （如：從源器官 [老葉] 向庫器官 [新葉、穗] 的再分配） 是保證其PUE的重要前提。然而，作物體內(nèi)磷素周轉(zhuǎn)的分子生理機制尚不清楚。

 

　　近日，徐國華教授團隊在Plant Physiology在線發(fā)表了題為“The Rice Phosphate Transporter OsPHT1;7 Plays a Dual Role in Phosphorus Redistribution and Anther Development”的研究論文，該研究闡明了水稻磷轉(zhuǎn)運體OsPHT1;7在磷素再分配和花藥磷積累中的功能。該團隊近年來在作物磷素營養(yǎng)生物學(xué)方向的研究取得了一系列進(jìn)展，研究內(nèi)容發(fā)表在Molecular Plant, New Phytologist, Plant Physiology, The Plant Journal, Journal of Experimental Botany等植物學(xué)權(quán)威期刊。

　　與其他已發(fā)現(xiàn)的磷轉(zhuǎn)運體基因不同，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) （Node） 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)。由OsPHT1;7在地上部特異的時空表達(dá)模式，結(jié)合其突變體植株的生理表型可知：（1） 該轉(zhuǎn)運體在水稻磷素再分配過程的三個步驟（1.老葉維管束鞘；2.老葉韌皮部薄壁細(xì)胞；3.節(jié)）扮演著“閥門”的角色；（2）水稻磷素再分配需要質(zhì)外體途徑的參與（不排除共質(zhì)體途徑的貢獻(xiàn)）。另一方面，水稻生殖生長的單核小孢子期至三核花粉期，花藥中的磷素會在短時間內(nèi)大量積累。研究發(fā)現(xiàn)，該時期OsPHT1;7在花藥中的表達(dá)量顯著高于其他所有磷轉(zhuǎn)運體基因，表明其對花藥磷積累的重要貢獻(xiàn)。對OsPHT1;7突變體植株的生理表型分析證實，OsPHT1;7的突變不僅影響水稻植株的生長（株高、穗長降低），還顯著抑制花藥中的磷積累，導(dǎo)致結(jié)實率和產(chǎn)量下降80%以上。本研究為解析作物體內(nèi)磷素周轉(zhuǎn)的分子生理機制提供了新的線索，并為旨在提高作物PUE的分子育種工作提供了理論依據(jù)和基因資源。

　　博士研究生戴長榮為文章第一作者，顧冕副教授為通訊作者。徐國華教授和余玲教授參與指導(dǎo)了研究。該研究得到國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學(xué)基金項目的資助。

 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac030