植物磷转运蛋白基因的研究进展

研究状况，并对此进行了展望。尽管在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中人们已经对 PHT 基因有了一定的认识，但仍只处于
初步阶段，还有部分的家族成员如 PHT3 和 PHT4 的分子调控机制仍有待进一步探究，以确定它们的生理功能并评价它们作
为生物技术工具的潜力。目前研究较多的 PHT1 家族仍需要补充更多研究。在研究过程中也出现了一些值得深入探究的问题，
磷元素是核酸、脂质、ATP、ADP、糖类的重 要组成部分，而 ATP 又参与了能量依懒性的细胞代 谢过程，例如光合作用、电子传递、氧化作用以及 底物水平磷酸化。同时，磷元素在细胞的主要代谢 过程、酶的调控反应以及信号级联中也起着至关重 要的作用（Grennan，2008）。植物可以吸收土壤 中以无机形式存在的磷酸盐，例如 Pi、HPO42-和 H2PO4-，在磷酸盐物质的量浓度只有 10 μmol·L-1 的 土壤中，植物对磷元素的吸收也可以使植物细胞内 的磷物质的量浓度达到 1~10 mmol·L-1（Bieleski， 1973；Rausch et al.，2002）。由于磷酸盐扩散率较 低以及与其他元素（铝、铁、钙）之间存在相互作 用，使得无机磷酸盐成为了土壤中最容易获得的营 养元素（Raghothama，2000；Kirkby et al.，2008； Richardson et al.，2011）。但由于土壤具有吸附作 用，磷元素会发生沉淀或者转化为有机磷的形式， 造成磷元素无法被植物有效吸收和利用。长期的磷
1. 云南农业大学农学与生物技术学院，云南 昆明 650201；2. 云南农业大学食品科技学院，云南 昆明 650201
摘要：磷作为植物细胞核酸，是脂质、ATP、ADP、糖类的重要组成部分，在细胞的代谢活动、酶的调控反应以及信号级联
中起着至关重要的作用。虽然土壤中含有大量的磷元素，但是土壤的吸附作用会使磷素转化为植物无法有效吸收和利用的形
基金项目：国家自然科学基金项目（31460367）；云南省现代农业产业技术体系建设项目（2016KJTX003）；国家级大学生创新创业训练计划 项目（201610676009）
作者简介：郑璐（1992 年生），女，研究方向为薯类作物生理生态。E-mail: daphnezl@qq.com *通信作者：张新永（1974 年生），讲师，博士。E-mail: 469743707@qq.com
DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.02.022
中图分类号：Q945; X17
文献标志码：A
文章编号：1674-5906（2017）02-0342-08
引用格式：郑璐, 包媛媛, 张鑫臻, 杨明, 张新永. 2017. 植物磷转运蛋白基因的研究进展[J]. 生态环境学报, 26(2): 342-349. ZHENG Lu, BAO Yuanyuan, ZHANG Xinzhen, YANG Ming, ZHANG Xinyong. 2017. Research progress of phosphorus transporter gene in plants [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(2): 342-349.
如 PHT 基因的功能冗余现象以及 PHT 基因与 AM 共生分子调节机制等。同时，PHT 基因对其他磷响应基因也有一定影响，
其中的关系也值得探究，从而全面提高植物中磷吸收和转运的效率，以期为正在开展或即将开展相关研究的科研工作者提供
有益的参考。
关键词：磷转运蛋白；磷酸盐；调控机制；生物学功能；研究进展
植物进行磷酸盐同化的过程主要包括两部分， 一部分是根从土壤中吸收磷酸盐，另一部分是将吸 收的磷酸盐分配到不同的植物组织中，要完成这些 步骤就需要不同的磷酸盐运输系统共同协作进行。 因此，在土壤缺磷的条件下，植物需要特定的磷转 运系统进行无机磷酸盐的吸收和再分配 （Schachtman et al.，1998）。磷转运蛋白（phosphate transporter）是可以直接从土壤中吸收无机磷酸盐并 对其进行再分配的载体。本文就国内外近年来针对 植物磷酸转运蛋白的研究结果进行综述，阐述了磷
式。磷转运蛋白（phosphate transporter）作为一种对磷具有亲和力的转运蛋白，能够调节植物对磷的吸收和转运，对提高植
物磷利用率具有重要作用。文章结合了国内外近年来有关植物磷转运蛋白的研究结果，从 PHT 基因家族及成员、PHT 基因
表达的定位、PHT 基因的分子调控机制以及 PHT 基因在植物中的生物学功能等方面比较全面系统地综述了 PHT 基因的最新
饥饿会导致植物体内一系列代谢过程发生变化，这 其中包括 CO2 的同化、光合系统Ⅱ（PSⅡ）的抑制、 相关光合作用基因和核心能量代谢过程（糖酵解和 TCA 循环）的下调（Hernández et al.，2015）。当 磷酸盐含量不足时会影响叶绿体中 ADP 的光合磷 酸化作用，从而导致光抑制（光抑制光合作用）， 同时也会抑制 ATP 的合成（Heber et al.，1989）。
生态环境学报 2017, 26(2): 342-349 Ecology and Environmental Sciences
http://www.jeesci.com E-mail: editor@jeesci.com
植物磷转运蛋白基因的研究进展
郑璐 1，包媛媛 2，张鑫臻 1，杨明 2，张新永 1*
收稿日期：2016-12-08
郑璐等：植物磷转运蛋白基因的研究进展
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转运蛋白基因的表达调控机制及生物学功能，以期 为相关研Байду номын сангаас提供参考。
1 PHT 基因家族及成员
在拟南芥（Arabidopsis thaliana）中，PHT 基 因被分为 PHT1、PHT2、PHT3 和 PHT4 等 4 个家 族。但是，目前研究成果最多的是 PHT1 家族， PHT2、PHT3 和 PHT4 家族还有待探究。