揭秘植物磷素营养高效的调控机制

磷是生命元素,几乎参与所有生命活动的主要代谢过程,是植物矿质营养所必需的三要素之一。一方面,由于化学和微生物固定,自然界绝大多数土壤中磷的有效性很低,作物高产需要施用磷肥;另一方面,磷肥过量施用加速了不可再生资源磷矿的耗竭,同时造成环境的富营养化。植物适应土壤中磷养分缺乏、改善磷吸收和利用的重要机制是形成菌根及其调控磷酸盐转运体PHT基因的表达。

由资源与环境科学学院徐国华教授指导的博士生陈爱群、艾鹏慧等从茄科作物中克隆到多个Pht1Pht2家族的直系和共生同源基因,通过生物信息学和转基因分析明确了其保守与变异特性,发现Pht1基因启动子具有与菌根特异调控有关的重要元件,论文“Identification of two conserved cis-acting elements, MYCS and PIBS, involved in the regulation of mycorrhiza-activated phosphate transporters in eudicot species”发表在New Phytologist 2011年189卷第4期;通过异源表达体系、基因沉默和超表达材料的生理功能分析,发现水稻共生同源磷转运体OsPT2和OsPT6具有不同的时空表达特征和生理功能,在国际上首次成功运用电生理技术分析了Pht1的动力学特征,论文“Two rice phosphate transporters, OsPht1;2 and OsPht1;6, have different functions and kinetic properties in uptake and translocation” 发表在The Plant Journal 2009年57卷第5期。该成果2009年获得中国土壤学会第四届科学技术奖一等奖。