磷是植物生长的必需元素之一,但土壤中有效磷浓度普遍较低,不能满足植物需求,从而制约了农作物的产量。提高作物自身吸收磷的能力是解决土壤有效磷缺乏的根本途径。植物根系细胞膜上的磷转运蛋白Pht1家族参与植物对缺磷的响应。高粱(Sorghum spp.)是集能源、饲料、糖料、粮食于一体的作物,其Pht1基因家族中共有11个成员,但功能尚未阐明。本论文通过大田试验对甜高粱(Sorghum bicolor L.Moenc/h)施用4个水平(0、30、60、90 kg/hm2)的磷肥,分析低磷肥供应对其饲草营养品质的影响。之后,以高粱(Sorghum bicolor L.)中响应低磷的Pht1家族基因成员SbPT1为研究对象,通过qRT-PCR、亚细胞定位以及拟南芥转化技术,研究了SbPT1的表达特征及其在促进磷吸收方面的功能,所获得的结果如下:1.大田试验结果表明:随着磷肥施用量的增加,高粱饲草中粗蛋白含量变化不显著,但可溶性糖含量会显著提高,说明磷对高粱饲草营养品质具有重要作用。2.通过生物信息学分析表明,高粱磷转运蛋白SbPT1是一个11次跨膜结构。亚细胞定位结果显示,SbPT1是一个质膜蛋白。与拟南芥、水稻Pht1家族基因进行系统发生分析发现,SbPT1与水稻OsPT2的相似度最高,暗示SbPT1可能具有与OsPT2相似的功能。3.通过qRT-PCR对SbPT1在低磷处理后的高粱根部和地上部基因表达情况进行分析,结果表明:在低磷条件下,SbPT1在高粱地上部表达量很低;但是在根部,随着低磷处理时间的增长,SbPT1表达量逐渐增加,说明SbPT1受缺磷诱导会在根部增强表达。4.利用SbPT1转基因拟南芥对SbPT1进行功能分析,结果发现在低磷条件下SbPT1过量表达转基因拟南芥植株的长势要明显好于野生型。这表明SbPT1基因的过表达能够缓解植物的低磷胁迫。磷含量测定结果表明,无论在低磷还是正常磷条件下,SbPT1转基因植株根部磷含量均显著高于野生型,说明SbPT1基因提高了植物对磷酸盐的吸收能力。总之,通过研究磷对高粱的影响,鉴定及验证高粱磷转运蛋白Pht1家族基因SbPT1及其具体功能,我们发现SbPT1在低磷胁迫下提高了植物对磷酸盐的吸收,具有明显缓解磷胁迫的功能。本研究结果对培育高产优质磷高效吸收型高粱品种具有一定指导作用。