中國科學院分子植物科學卓越創(chuàng)新中心的研究團隊在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發(fā)表了一項重要研究成果，揭示了水稻中OsPHO1;2磷轉(zhuǎn)運蛋白在調(diào)控葉片無機磷（Pi）分配、提升光合效率及最終提高作物產(chǎn)量中的關鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)為作物改良提供了新的遺傳策略，特別是在磷資源有限的條件下。

 

研究指出，OsPHO1;2不僅影響籽粒中的磷再分配，還直接參與葉片Pi的分配調(diào)控。該蛋白的表達量與葉片Pi含量、凈光合速率及產(chǎn)量呈正相關。當OsPHO1;2功能缺失時，葉片Pi缺乏，導致光合電子(http://www.weberwork.com/sell/l_23/)傳遞活性和CO2同化速率降低，光合作用Pi限制提前發(fā)生，進而影響作物產(chǎn)量。相反，OsPHO1;2的過量表達則能有效延長高光合速率的持續(xù)時間，顯著提升作物產(chǎn)量潛力。

 

研究團隊通過遺傳、生理和生化實驗，全面解析了OsPHO1;2在調(diào)節(jié)葉片Pi穩(wěn)態(tài)、TP-Pi反向交換轉(zhuǎn)運效率及光合作用Pi限制中的具體作用機制。同時，對核心水稻種質(zhì)資源的分析進一步證實了高表達OsPHO1;2的水稻具有更高的葉片Pi含量、光合作用效率和產(chǎn)量潛力。

 

值得注意的是，研究還表明，在灌漿期通過葉面噴施磷肥補充Pi，雖然能提高劍葉光合速率并延長其光合有效期，但與OsPHO1;2相關的遺傳改造策略在調(diào)節(jié)葉片Pi以實現(xiàn)高效光合生產(chǎn)方面同樣有效，甚至更為持久和穩(wěn)定。

 

這一研究成果不僅為理解葉片磷分配、光合作用與糧食產(chǎn)量之間的復雜關系提供了新的視角，也為在有限磷投入條件下提高作物產(chǎn)量提供了切實可行的遺傳改良路徑。未來，通過進一步研究和應用OsPHO1;2基因，有望培育出更多高效利用磷資源、光合效率更高、產(chǎn)量潛力更大的作物品種，為全球糧食安全貢獻力量。