近日，中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所土壤植物互作創新團隊和南京農業大學團隊合作揭示了綠色植物由水生到陸生過程中液泡磷素儲存形式演變及進化機制，為提高植物的磷素利用效率提供了理論依據。相關研究成果在線發表在《分子植物（Molecular Plant）》上。
據易可可研究員介紹，磷是地球上所有生物維持生命所必需的元素。植物通過磷酸鹽轉運體從外界吸收磷素，而液泡是其臨時儲存磷素的主要細胞器。高等陸生植物液泡中主要儲存磷酸鹽，而低等的水生藻類其液泡儲存的磷素主要以多聚磷酸為主。目前，低等水生藻類中液泡磷素儲存利用的機制仍不清楚，且綠色植物在水生到陸生進化過程中，其液泡磷素儲存形式由多聚磷酸轉變為磷酸鹽的機制和具體時間節點仍不清楚。
研究人員發現，在水生的低等萊茵衣藻中存在兩類SPX家族蛋白——SPX-VTC和SPX-SLC。其中CrPTC1（SPX-SLC）介導液泡中儲存磷素的外排利用，而CrVTC4（SPX-VTC）為多聚磷酸合酶進行衣藻細胞液泡中多聚磷酸的合成。通過對低等水生藻類和高等陸生植物液泡磷素平衡相關基因的進化分析發現，在綠色植物由低等到高等的進化過程中，尤其是鏈型藻屬進化過程中， SPX-VTC 和 SPX-SLC 發生了丟失，并導致其液泡中儲存的磷素形態轉變成磷酸鹽。且這種液泡磷素儲存形式由多聚磷酸到磷酸鹽的變化也隨著水生植物陸地化的過程一直保留至今。這也暗示，植物液泡磷素儲存形式從多聚磷酸到磷酸鹽的轉變，是植物陸地化的一個重要轉變，是水生植物登陸形成陸生植物過程中產生的重要預適應機制。
該工作得到國家重點研發計劃、綠肥產業技術體系、中國農科院科技創新工程等項目資助。
據易可可研究員介紹，磷是地球上所有生物維持生命所必需的元素。植物通過磷酸鹽轉運體從外界吸收磷素，而液泡是其臨時儲存磷素的主要細胞器。高等陸生植物液泡中主要儲存磷酸鹽，而低等的水生藻類其液泡儲存的磷素主要以多聚磷酸為主。目前，低等水生藻類中液泡磷素儲存利用的機制仍不清楚，且綠色植物在水生到陸生進化過程中，其液泡磷素儲存形式由多聚磷酸轉變為磷酸鹽的機制和具體時間節點仍不清楚。
研究人員發現，在水生的低等萊茵衣藻中存在兩類SPX家族蛋白——SPX-VTC和SPX-SLC。其中CrPTC1（SPX-SLC）介導液泡中儲存磷素的外排利用，而CrVTC4（SPX-VTC）為多聚磷酸合酶進行衣藻細胞液泡中多聚磷酸的合成。通過對低等水生藻類和高等陸生植物液泡磷素平衡相關基因的進化分析發現，在綠色植物由低等到高等的進化過程中，尤其是鏈型藻屬進化過程中， SPX-VTC 和 SPX-SLC 發生了丟失，并導致其液泡中儲存的磷素形態轉變成磷酸鹽。且這種液泡磷素儲存形式由多聚磷酸到磷酸鹽的變化也隨著水生植物陸地化的過程一直保留至今。這也暗示，植物液泡磷素儲存形式從多聚磷酸到磷酸鹽的轉變，是植物陸地化的一個重要轉變，是水生植物登陸形成陸生植物過程中產生的重要預適應機制。
該工作得到國家重點研發計劃、綠肥產業技術體系、中國農科院科技創新工程等項目資助。
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