水稻磷转运蛋白Pht1家族研究进展

磷(P)是植物必需大量元素,在物质组成、信号传导、产量及品质形成等过程中发挥重要作用.自然土壤中有效磷含量一般较低,农业生产中通过施用磷肥来补充作物的需要.然而无机磷施入土壤后,易通过物理、化学和生物作用被固定或转化,极大地降低其生物有效性.提高作物对磷的吸收利用能力是改善磷营养的重要途径.植物根系吸收的磷通过转运蛋白在植物体内运转利用,深化对磷转运蛋白功能的了解可为水稻磷吸收与转运分子机制、体内磷平衡调控机制等研究提供理论依据,研究限制磷吸收转运的分子机制可为培育"磷高效"水稻品种提供指导.水稻磷转运蛋白中研究较为深入和系统的是Pht1,Pht1 家族含有 13 个成员.本文综述了水稻磷转运蛋白Pht1 家族成员的结构与分类、起源,及其同源性、生物分子信息与生物学功能,重点阐述水稻Pht1 家族中OsPT3、OsPT4 和OsPT8 在生物分子信息、基因表达和超表达等方面的研究进展.在长期进化中,Pht1 家族基因在磷的吸收过程中出现了分工,各个转运蛋白之间存在功能互补,相互协作,也存在功能上的部分重叠(冗余),目前对Pht1 家族各基因的功能表达以及相互之间的关系已有部分研究,但Pht1 家族基因在植物体内的工作机制复杂,需进一步研究各转运蛋白间的关系.Pht1 家族成员也具吸收盐类物质的作用,后续研究可关注Pht1 家族成员对植物吸收和转运砷酸盐、硒、硅等的作用、关系与机理.除磷与金属盐类物质的吸收与转运外,Pht1 家族成员还具备一定的抗病功能,深入研究Pht1 家族成员在植物生理信号网络中的分子机制,有利于培育高抗病性和高磷利用率的优质水稻品种.