植物磷营养高效的分子生物学研究进展

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1、万方数据植物学通报2005，22(1)：82--01ChineseBulletinofBotany植物磷营养高效的分子生物学研究进展①周志高②汪金舫周健民(中国科学院南京土壤研究所南京210008)摘要挖掘利用植物自身的磷高效营养遗传资源是农业可持续发展的关键。磷高效营养性状涉及根形态、根分泌物、膜与体内磷转运以及菌根等许多方面，表现为数量遗传性状及受多基因控制。近年来，许多高亲和磷转运子基因已被克隆，磷向地上部转运和磷吸收负反馈调节的控制基因也被发现，对于根系分泌有机酸和酸性磷酸酶的基因的控制也有了一定的了解，但目前对于根毛、排根、根构型以及菌根的营

2、养学意义性状的分子生物学研究进展缓慢。关键词磷高效营养，磷营养性状，基因，数量性状座位(QTLs)，遗传改良CurrentAdvancesintheMolecularBiologyofHighEfficientPhosphorusNutritioninPlantsZHOUZhi—Gao②WANGJill一FangZHOUJian．Min(InstituteofSoilScience，theChineseAcademyofSciences，Nanjing210008)AbstractExplorationandutilizationofthegeneti

3、cresourcesofhighefficientphosphorus(P)nutritioninplantsarethekeytosustainableagriculturaldevelopment．HighefficiencyofPnutritioninplantsiscloselyrelatedtorootmorphology，rootexudates，Ptransportacrossplasmalemma，phosphorustranslocationandsymbiosiswithmicroorganisms．Thesenutritional

4、propertiesarege·neticallycontrolledbymulti—genesandcharacterizedbyquantitativetraitloci．Inpastyears，manygenesencodinghigh--affinityPtransportershavebeencloned；thegenesregulatingroot·-to··shootPtranslocationanddown—regulatingPabsorptionhavebeenidentified．Thegeneticregulationofroo

5、texudationoforganicacidsandacidphosphataseshasbeenmoderatelyunderstood．Bacterialcitricsynthasehasbeensuccessfullyintroducedintoandoverexpressedinplantcells．However，fewadvanceshavebeenmadeinthemolecularbiologyofroothair，clusterroots，rootarchitectureandmycorrhizainrelationtohighef

6、ficientPnutrition．KeywordsPhosphorusefficiency，Pnutritionalproperties，Gene，QTLs，Geneticmodification磷是植物甚至所有生物的生命特征元素。磷在土壤中极易被土壤基质固定，活动性很弱，土壤磷肥力条件常常成为植物生长发育的主要限制因子。世界上绝大部分农业土壤缺磷，但缺磷主要是指土壤磷的有效性不高。实际上，土壤磷的储量并不低，土壤总①国际原子能机构(IAEA)资助项目(ContractNo．7498)。②通讯作者。Authorforcorrespondence．E—

7、mail：phosphor@issas．ac．cn收稿日期：2003—05—27接受日期：2003—09—11责任编辑：崔郁英，于听万方数据2005周志高等：植物磷营养高效的分子生物学研究进展83磷含量一般比有效磷高几十倍甚至几百倍，但大部分土壤磷处于固定态，一般难以被作物直接吸收利用。因此，缺磷实际上是因为作物自身对土壤磷的利用能力不足所致，称作土壤磷的“遗传学缺乏”，而非真正的“土壤学缺磷”(严小龙和张福锁，1997)。事实上，由于磷肥的利用率低而又不易损失，长期施用磷肥所残积的磷素已使目前许多农业土壤成为巨大的潜在磷库(鲁如坤，1998)。为了满

8、足作物磷营养需要，传统方法是通过施用磷肥来维持所需的土壤磷供应水平，但这种解决方法不仅要面临磷