植物细胞无机磷可视化高效检测技术实现突破

磷是植物生长发育必需的营养元素。植物根系主要吸收无机正磷酸盐，其也是植物体内磷循环利用的最主要形态。当磷素充足时，植物体内无机磷含量能占到总磷的80%左右。 因此，明确植物无机磷的细胞分布模式是研究植物磷素高效利用调控机制的关键。然而，目前对植物组织细胞间无机磷的分布和储存模式仍不清楚，主要原因是缺乏高效的植物细胞无机磷可视化检测技术。 近日，中国农业资源与农业区划研究所土壤植物互作创新团队开发了一种快速比色Pi成像方法，即无机正磷酸盐染色法(IOSA)，可以高分辨率半定量成像细胞内Pi。 研究团队使用IOSA揭示了水稻和拟南芥两种模式植物中Pi饥饿或改变Pi稳态的突变引起的细胞Pi分布变化，并发现木质部薄壁细胞和基部节筛管元件细胞在水稻的Pi稳态中起着关键作用。同时，研究团队还使用IOSA筛选了细胞Pi稳态发生改变的突变体。 研究团队发现，一种新的细胞Pi分布调节因子HPA1/PHO1;1，它特异性表达在伴侣细胞和木质部薄壁细胞中，调节水稻韧皮部Pi从叶尖到叶基的转运。综上所述，IOSA提供了一种强大的方法来可视化细胞内的Pi分布，并促进了从细胞到整个植物的Pi信号传导和稳态分析。 研究团队建立的这种植物细胞无机磷可视化高效检测技术与现有检测技术相比，该技术具有费用低、耗时短、操作简单、不受植物种类及组织部位限制等诸多优势。 利用该技术，研究人员明确了水稻和拟南芥组织细胞无机磷主要的分布模式；发现了已知磷素核心调控因子的新功能，并筛选克隆到了新的水稻叶片细胞磷再利用调控因子。该研究为磷养分分子调控机制研究提供了技术支撑，也为作物磷高效遗传改良提供了新基因资源。 (资料来源：中国科学报)