作物的磷效率主要分为吸收效率 （PAE） 和利用效率 （PUE）。其中，PAE指作物从土壤中获取磷素的能力，其分子机制已得到深入解析；PUE则是由磷素吸收、转运、分配、同化、周转/再分配、生长发育响应等多个过程共同决定的复杂性状。其中，作物体内磷素的高效周转 （如：从源器官 [老叶] 向库器官 [新叶、穗] 的再分配） 是保证其PUE的重要前提。然而，作物体内磷素周转的分子生理机制尚不清楚。
近日，徐国华教授团队在Plant Physiology在线发表了题为“The Rice Phosphate Transporter OsPHT1;7 Plays a Dual Role in Phosphorus Redistribution and Anther Development”的研究论文，该研究阐明了水稻磷转运体OsPHT1;7在磷素再分配和花药磷积累中的功能。该团队近年来在作物磷素营养生物学方向的研究取得了一系列进展，研究内容发表在Molecular Plant, New Phytologist, Plant Physiology, The Plant Journal, Journal of Experimental Botany等植物学权威期刊。
与其他已发现的磷转运体基因不同，OsPHT1;7在根部不表达，而是在老叶的维管束鞘和韧皮部薄壁细胞，以及节 （Node） 中两种维管束 （常规/分散维管束和肥大维管束） 的韧皮部表达。由OsPHT1;7在地上部特异的时空表达模式，结合其突变体植株的生理表型可知：（1） 该转运体在水稻磷素再分配过程的三个步骤（1.老叶维管束鞘；2.老叶韧皮部薄壁细胞；3.节）扮演着“阀门”的角色；（2）水稻磷素再分配需要质外体途径的参与（不排除共质体途径的贡献）。另一方面，水稻生殖生长的单核小孢子期至三核花粉期，花药中的磷素会在短时间内大量积累。研究发现，该时期OsPHT1;7在花药中的表达量显著高于其他所有磷转运体基因，表明其对花药磷积累的重要贡献。对OsPHT1;7突变体植株的生理表型分析证实，OsPHT1;7的突变不仅影响水稻植株的生长（株高、穗长降低），还显著抑制花药中的磷积累，导致结实率和产量下降80%以上。本研究为解析作物体内磷素周转的分子生理机制提供了新的线索，并为旨在提高作物PUE的分子育种工作提供了理论依据和基因资源。
博士研究生戴长荣为文章第一作者，顾冕副教授为通讯作者。徐国华教授和余玲教授参与指导了研究。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac030
日期：2022-02-10
