水稻磷素吸收与转运分子机制研究进展

磷素是植物体内重要的大量元素之一,其含量约占植物干重的 0.2%。由于磷元素作为许多重要生物大分子的关键组分,且参与植物体内许多的生理生化反应,因此植物的生长和发育都离不开磷元素。植物在长期的进化过程中,形成了一套高效地吸收和利用磷素的分子调控机制。本文将重点阐述水稻中无机磷从土壤吸收进根系再转运到地上部并进行分配的分子机制,并对今后的水稻磷素吸收和转运的研究重点进行展望。水稻根系主要通过定位在细胞膜上的磷酸盐转运体 (Phosphate Transporter1,PHT1) 吸收土壤中无机磷。当无机磷被吸收进入根系细胞内部后,通过质外体和共质体两种养分的运输途径,将其运输到根中维管束,并通过PHO1 将无机磷由根系加载到地上部。然后水稻根据其地上部不同组织器官对无机磷的需求进行分配,而多余的无机磷将储存在液泡内,维持细胞内无机磷的平衡。目前对磷酸盐转运体吸收磷素的分子机制研究较为清楚,但对于磷素在植物体内的储存、分配和再利用过程的机制还研究较少。液泡作为水稻无机磷储存的主要部位,对于维持细胞内无机磷的平衡尤其重要;节是水稻营养元素 (包括磷素) 在地上部进行分配的重要部位。但目前对于定位于液泡膜上和节上的磷酸盐转运体的机制研究较少。因此,未来挖掘与解析水稻体内负责磷素储存、分配和再利用的磷酸盐转运体及其作用机制,能为培育磷高效利用的水稻提供新的依据。     

植物硫酸盐转运体研究进展

硫元素是植物生长发育所必需的矿物质营养元素，主要参与光合作用、呼吸作用、氮固定、蛋白质和脂类合成等重要生理生化过程。植物通过硫酸盐转运体以硫酸根(SO₄^2-)的形式从土壤中吸收硫酸盐。当硫酸盐被吸收进入根系细胞内部后，植物通过质外体和共质体两种养分的运输途径将其运输到根中维管束，进而加载到地上部。当外界硫素充足时，植物将吸收的过量硫储存在液泡中，一旦土壤中硫素缺乏时，液泡储存的硫会释放到细胞质中，进行再分配，以维持植物体内硫酸盐的平衡。到目前为止，硫酸盐转运体的研究主要集中在模式植物拟南芥，对其他植物中的研究还较少。硫缺乏会严重抑制植物的正常生长。在进化过程中植物形成了一整套应对缺硫的分子机制来增加硫的吸收、运输和利用，调节自身的生长发育，其中，硫酸盐转运蛋白在应对硫胁迫过程中起重要的作用。本文将重点阐述植物中硫酸盐从土壤吸收进根系、运输和再分配的分子机制，并对今后的植物硫素吸收转运的研究重点进行展望。