磷酸盐(Pi)对植物生长和作物产量至关重要。然而，在谷物灌浆过程中，Pi 是如何维持体内平衡的还不清楚。
在这里，我们通过基于图位克隆方法鉴定了水稻灌浆控制 pho1型 Pi 转运蛋白 OsPHO1; 2。籽粒灌浆过程中 Pi 外排活性及其在籽粒组织质膜上的定位提示了 OsPHO1; 2在籽粒灌浆过程中的重新定位作用。实际上，Pi 在 Ospho1; 2突变体发育中的种子中过量积累，抑制了对淀粉合成有重要作用的 ADP-glucose 焦磷酸化酶(AGPase)的活性，并通过过量表达 AGPase 缓解了籽粒灌浆缺陷。玉米转运蛋白 ZmPHO1; 2具有保守功能。重要的是，OsPHO1; 2异位表达增加了籽粒产量，特别是在低 pi 条件下。总的来说，我们发现了一个机制的 Pi 运输，粮食灌浆和磷利用效率，提供了一个有效的策略，以提高粮食产量与最小的磷肥投入。
图：OsPHO1;2调控籽粒灌浆和磷的再分配
Abstract:
Phosphate (Pi) is essential to plant growth and crop yield. However, it remains unknown how Pi homeostasis is maintained during cereal grain filling. Here, we identified a rice grain-filling-controlling PHO1-type Pi transporter, OsPHO1;2, through map-based cloning. Pi efflux activity and its localization to the plasma membrane of seed tissues implicated a specific role for OsPHO1;2 in Pi reallocation during grain filling. Indeed, Pi over-accumulated in developing seeds of the Ospho1;2 mutant, which inhibited the activity of ADP-glucose pyrophosphorylase (AGPase), important for starch synthesis, and the grain-filling defect was alleviated by overexpression of AGPase in Ospho1;2-mutant plants. A conserved function was recognized for the maize transporter ZmPHO1;2. Importantly, ectopic overexpression of OsPHO1;2 enhanced grain yield, especially under low-Pi conditions. Collectively, we discovered a mechanism underlying Pi transport, grain filling and P-use efficiency, providing an efficient strategy for improving grain yield with minimal P-fertilizer input in cereals.
DOI:10.1038/s41588-021-00855-6
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