PlantBiotechnologyJournal|我校根系中心廖红团队揭示GmVPE1启动子变异有利于促进磷向种子再分配并提高大豆产量

磷是植物生长发育的必需大量营养元素，植物通过提高磷的吸收效率 (PAE) 和磷利用效率 (PUE) 来实现高产。其中，植物的PUE主要取决于磷在不同器官和组织中的再活化、再转运和再利用。虽然增强PAE和PUE均能提高作物磷效率，但很多研究集中于PAE，有关植物PUE的研究相对较少。液泡是绿色植物用来储存磷素的主要细胞器，当外界磷素缺乏时，液泡储存的无机磷会被释放到胞质中供植物利用。因此，液泡中磷素的分配周转及再利用与作物磷利用效率 (PUE) 密切相关，然而，在大豆中的相关遗传分子机制研究还相对有限。

近期，《植物生物技术杂志》Plant Biotechnology Journal在线发表了我校根系中心廖红团队李欣欣课题组题为“Natural variation in the GmVPE1 promoter contributes to phosphorus re-translocation to seeds and improves soybean yield”（GmVPE1启动子变异对磷向种子再分配及大豆产量的贡献）的研究论文，发现了GmVPE1启动子区的自然变异与大豆产量显著相关，促进了磷从营养器官到生殖器官的再分配，显著影响了磷转移/再分配和种子发育，进而提高大豆产量。

该研究首先测定了低磷条件下190份大豆核心种质的磷含量，发现种子磷含量与产量性状显著正相关，表明在低磷条件下，促进磷由营养器官向种子中的分配是作物高产的关键。进一步筛选磷效率和产量存在显著差异的基因型进行磷分配比较，结合转录组数据鉴定到了一个大豆液泡磷外排转运蛋白基因GmVPE1。通过利用大豆核心种质进行关联分析，发现GmVPE1启动子区的A/C自然变异与大豆产量显著相关。GmVPE1Hap2 (C)具有较高的GmVPE1转录水平及磷含量和产量。同时GmVPE1在荚、种子和种皮中受低磷增强表达；利用酵母吸收试验证明了GmVPE1具有转运Pi的能力。进一步利用转基因材料和近等基因系，证实GmVPE1介导了磷由营养器官向种子中的再分配，进而提高了大豆产量。

图1 GmVPE1提高PUE和大豆产量的模式图

我校根系中心2024级博士生陈佳欣为论文第一作者，李欣欣教授为论文通讯作者。根系中心廖红教授、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所易可可研究员，以及中国科学院遗传与发育生物学研究所赵红玉老师参与了本项目的研究。研究工作得到了国家重点研究发展计划 (2021YFF1000500) 和国家自然科学基金 (32072661) 项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/pbi.14592.

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