华中农业大学石磊课题组揭示甘蓝型油菜液泡磷转运子BnPHT5;1b在磷稳态中的功能

磷是植物生长发育必需的大量营养元素之一，自然界中，植物主要依靠液泡缓冲磷浓度的变化。甘蓝型油菜是重要的油料作物，需磷较高且对磷敏感。甘蓝型油菜是异源四倍体，基因组复杂，鉴定其液泡磷转运子并研究其在磷稳态中的功能，对磷高效油菜品种的培育具有重要的生产实践意义。

近日，华中农业大学植物营养生物学团队石磊课题组在Plant, Cell & Environment 上发表了题为“Identification of vacuolar phosphate influx transporters in Brassica napus”的研究论文，首次从甘蓝型油菜PHT5家族中鉴定出两个液泡磷储存转运子BnaA09PHT5;1b和BnCnPHT5;1b，揭示了其对油菜苗期以及生殖生长期磷稳态的影响及功能。
研究发现，甘蓝型油菜PHT5家族的8个成员中只有BnaA09PHT5;1b和BnCnPHT5;1b受磷诱导表达，这两个基因编码的蛋白均定位在液泡膜，且具有与拟南芥同源蛋白VPT1/PHT5;1相似的磷转运活性，但这两个基因均只能部分恢复VPT1/PHT5;1突变体的功能缺陷表型。利用Crispr-Cas9技术构建了BnPHT5;1bs双突变体材料，发现BnPHT5;1bs双突变体苗期的根细胞液泡中无机磷浓度显著下降，磷含量降低，但根冠比增加，导致苗期地上部叶片无机磷浓度始终高于野生型，这与拟南芥vpt1突变体地上部叶片无机磷浓度低于野生型相反。在油菜花期，BnPHT5;1bs双突变体中磷被过度分配到花器官中，导致后期种子发育出现异常，表明BnPHT5;1bs影响了油菜植株的磷稳态。有趣的是，BnPHT5;1bs两个基因在拟南芥中过表达的转基因植株出现了较好的长势。该研究为提高油菜磷高效利用提供了新线索。

博士研究生韩贝为论文第一作者，汪社亮副教授和石磊教授为共同通讯作者。课题组王创教授、丁广大教授、徐芳森教授、蔡红梅副教授、英国詹姆斯·赫顿研究所Philip J. White教授、博士后严军军，博士研究生吴涛、硕士研究生姜澳生也参与了该项研究，浙江大学刘于和中科院物数所董旭研究员提供了核磁共振技术支撑。该研究得到了国家自然科学基金和国家重点研发计划重点项目的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14423

来源：植物与环境PCE

转自：“植物科学最前沿”微信公众号

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