近日，中國農(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)新團隊和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)團隊合作揭示了綠色植物由水生到陸生過程中液泡磷素儲存形式演變及進化機制，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)運體從外界吸收磷素，而液泡是其臨時儲存磷素的主要細胞器。高等陸生植物液泡中主要儲存磷酸鹽，而低等的水生藻類其液泡儲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存利用的機制仍不清楚，且綠色植物在水生到陸生進化過程中，其液泡磷素儲存形式由多聚磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿猁}的機制和具體時間節(jié)點仍不清楚。
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)液泡中儲存磷素的外排利用，而CrVTC4（SPX-VTC）為多聚磷酸合酶進行衣藻細胞液泡中多聚磷酸的合成。通過對低等水生藻類和高等陸生植物液泡磷素平衡相關(guān)基因的進化分析發(fā)現(xiàn)，在綠色植物由低等到高等的進化過程中，尤其是鏈型藻屬進化過程中， SPX-VTC 和 SPX-SLC 發(fā)生了丟失，并導(dǎo)致其液泡中儲存的磷素形態(tài)轉(zhuǎn)變成磷酸鹽。且這種液泡磷素儲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)機制。
該工作得到國家重點研發(fā)計劃、綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
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)運體從外界吸收磷素，而液泡是其臨時儲存磷素的主要細胞器。高等陸生植物液泡中主要儲存磷酸鹽，而低等的水生藻類其液泡儲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存利用的機制仍不清楚，且綠色植物在水生到陸生進化過程中，其液泡磷素儲存形式由多聚磷酸轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿猁}的機制和具體時間節(jié)點仍不清楚。
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)液泡中儲存磷素的外排利用，而CrVTC4（SPX-VTC）為多聚磷酸合酶進行衣藻細胞液泡中多聚磷酸的合成。通過對低等水生藻類和高等陸生植物液泡磷素平衡相關(guān)基因的進化分析發(fā)現(xiàn)，在綠色植物由低等到高等的進化過程中，尤其是鏈型藻屬進化過程中， SPX-VTC 和 SPX-SLC 發(fā)生了丟失，并導(dǎo)致其液泡中儲存的磷素形態(tài)轉(zhuǎn)變成磷酸鹽。且這種液泡磷素儲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)機制。
該工作得到國家重點研發(fā)計劃、綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目資助。
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