水稻营养吸收和转运的分子机制研究进展_王威.pdf

中国科学: 生命科学 2015 年 第45 卷 第6 期: 569 ~ 590 《中国科学 》杂志社 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 评 述 中国知名大学及研究院所专栏 中国科学院遗传与发育生物学研究所专题 水稻营养吸收和转运的分子机制研究进展 ① ② ① ① ① ①* 王威 , 张联合 , 李华 , 张志华 , 胡斌 , 储成才 ① 中国科学院遗传与发育生物学研究所, 植物基因组学国家重点实验室, 北京 100101; ② 河南科技大学农学院, 洛阳 471003 * 联系人, E-mail: ccchu@ 收稿日期: 2015-03-05; 接受日期: 2015-04-09; 网络版发表日期: 2015-05-28 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2015CB755700)和中国科学院战略性科技先导专项(A 类)(批准号: XD资助 doi: 10.1360/N052015-00077 摘要 氮、磷、钾、铁和锌是植物必需的营养元素, 在植物生长发育过程中行使重要的生理 关键词 功能, 在农业生产实际中, 氮、磷、钾肥的大量施用是实现作物高产的重要措施之一. 然而, 由 水稻 营养元素 于长期大量施用化肥, 土壤中未被利用的氮磷余肥也带来严重的环境污染问题. 同时, 磷肥和 吸收 钾肥主要来源于不可再生的矿石资源, 每年的大量使用, 也逐渐加深资源短缺问题. 铁、锌对植 转运 物产量和耐逆性能有重要影响, 铁、锌、硒是人和动物易于缺乏的必需微量元素. 因此, 解析植 信号途径 物氮、磷、钾、铁、锌和硒的吸收、转运和储藏分子机制一直是植物营养学研究的热点, 对这 些元素的高效吸收分子机制的理解对提高植物养分利用效率、减轻对环境的破坏、降低农业成 本和促进人体健康等都具有重要意义. 本文概述了植物氮、磷、钾、铁、锌和硒等元素的吸收、 转运及其调节机制的必威体育精装版研究进展. 除了碳、氢和氧外, 植物必需的其他 14 种营养 对离子的吸收[2]. 一般而言, 带负电荷的大量元素(如 元素主要来自于土壤, 因此又称为矿质元素. 依据植 NO  3 2 + 3 , PO4 和 SO4 等) 的吸收往往与 H 偶联, 并需 物需求量, 矿质元素分为大量元素和微量元素. 大量 要消耗能量. 在大多情况下, 微量元素吸收也存在类 元素包括氮(N)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、磷(P)和硫 似机制, 需要与 H+偶联进行同向(或逆向)转运. 与带 (S), 微量元素包括氯(Cl)、铜(Cu)、锰(Mn)、铁(Fe)、 负电荷的元素不同的是, 带正电荷的大量元素(如 K+, 锌(Zn)、钴(Co)、钼(Mo)和镍(Ni)等. 矿质元素是植物 Ca2+, Mg2+和 NH4+)主要通过被动扩散的方式(如离子 重要的组成成分, 同时也参与调节一些重要的生理 通道)进入植物根系[