近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所土壤植物互作創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作揭示了綠色植物由水生到陸生過程中液泡磷素儲(chǔ)存形式演變及進(jìn)化機(jī)制，為提高植物的磷素利用效率提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》上。
據(jù)易可可研究員介紹，磷是地球上所有生物維持生命所必需的元素。植物通過磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體從外界吸收磷素，而液泡是其臨時(shí)儲(chǔ)存磷素的主要細(xì)胞器。高等陸生植物液泡中主要儲(chǔ)存磷酸鹽，而低等的水生藻類其液泡儲(chǔ)存的磷素主要以多聚磷酸為主。目前，低等水生藻類中液泡磷素儲(chǔ)存利用的機(jī)制仍不清楚，且綠色植物在水生到陸生進(jìn)化過程中，其液泡磷素儲(chǔ)存形式由多聚磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿猁}的機(jī)制和具體時(shí)間節(jié)點(diǎn)仍不清楚。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在水生的低等萊茵衣藻中存在兩類SPX家族蛋白——SPX-VTC和SPX-SLC。其中CrPTC1（SPX-SLC）介導(dǎo)液泡中儲(chǔ)存磷素的外排利用，而CrVTC4（SPX-VTC）為多聚磷酸合酶進(jìn)行衣藻細(xì)胞液泡中多聚磷酸的合成。通過對(duì)低等水生藻類和高等陸生植物液泡磷素平衡相關(guān)基因的進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，在綠色植物由低等到高等的進(jìn)化過程中，尤其是鏈型藻屬進(jìn)化過程中， SPX-VTC 和 SPX-SLC 發(fā)生了丟失，并導(dǎo)致其液泡中儲(chǔ)存的磷素形態(tài)轉(zhuǎn)變成磷酸鹽。且這種液泡磷素儲(chǔ)存形式由多聚磷酸到磷酸鹽的變化也隨著水生植物陸地化的過程一直保留至今。這也暗示，植物液泡磷素儲(chǔ)存形式從多聚磷酸到磷酸鹽的轉(zhuǎn)變，是植物陸地化的一個(gè)重要轉(zhuǎn)變，是水生植物登陸形成陸生植物過程中產(chǎn)生的重要預(yù)適應(yīng)機(jī)制。
該工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
據(jù)易可可研究員介紹，磷是地球上所有生物維持生命所必需的元素。植物通過磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體從外界吸收磷素，而液泡是其臨時(shí)儲(chǔ)存磷素的主要細(xì)胞器。高等陸生植物液泡中主要儲(chǔ)存磷酸鹽，而低等的水生藻類其液泡儲(chǔ)存的磷素主要以多聚磷酸為主。目前，低等水生藻類中液泡磷素儲(chǔ)存利用的機(jī)制仍不清楚，且綠色植物在水生到陸生進(jìn)化過程中，其液泡磷素儲(chǔ)存形式由多聚磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿猁}的機(jī)制和具體時(shí)間節(jié)點(diǎn)仍不清楚。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在水生的低等萊茵衣藻中存在兩類SPX家族蛋白——SPX-VTC和SPX-SLC。其中CrPTC1（SPX-SLC）介導(dǎo)液泡中儲(chǔ)存磷素的外排利用，而CrVTC4（SPX-VTC）為多聚磷酸合酶進(jìn)行衣藻細(xì)胞液泡中多聚磷酸的合成。通過對(duì)低等水生藻類和高等陸生植物液泡磷素平衡相關(guān)基因的進(jìn)化分析發(fā)現(xiàn)，在綠色植物由低等到高等的進(jìn)化過程中，尤其是鏈型藻屬進(jìn)化過程中， SPX-VTC 和 SPX-SLC 發(fā)生了丟失，并導(dǎo)致其液泡中儲(chǔ)存的磷素形態(tài)轉(zhuǎn)變成磷酸鹽。且這種液泡磷素儲(chǔ)存形式由多聚磷酸到磷酸鹽的變化也隨著水生植物陸地化的過程一直保留至今。這也暗示，植物液泡磷素儲(chǔ)存形式從多聚磷酸到磷酸鹽的轉(zhuǎn)變，是植物陸地化的一個(gè)重要轉(zhuǎn)變，是水生植物登陸形成陸生植物過程中產(chǎn)生的重要預(yù)適應(yīng)機(jī)制。
該工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
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