磷是植物生长发育所必须的大量营养元素之一,在植物的生长发育和代谢途径中发挥重要作用。虽然土壤中总磷含量丰富,然而可以直接被植物吸收利用的磷远低于植物正常生长发育所需。蔗糖不仅是高等植物体内光合产物长距离运输的主要形式,而且是种子等“库”器官生长发育的物质基础,已有研究发现蔗糖可以作为信号分子参与调控植物的缺磷响应机制。本文以水稻蔗糖转运蛋白基因OsSUT1为研究对象,以水稻模式品种日本晴为试验材料,通过生物信息学和表达模式分析鉴定该基因的表达特征,利用CRISPR/Cas9突变体材料和超表达材料研究了 OsSUT1在水稻生长发育以及磷素的吸收利用方面的功能。主要研究结果如下:1.通过对定量PCR结果和OsSUT1pro::GUS材料的染色结果分析,发现OsSUT1在水稻的根、茎、叶、花器官、颖果中均有表达,其中在花器官和发育的颖果中表达更为强烈。对OsSUT1pro::YFP材料的观察发现,OSUT1在灌浆期颖果的种皮、糊粉层、胚中均有表达。2.OsSUT1在水稻成熟期的生长发育过程中发挥着重要的作用。在苗期进行正常供磷和缺磷处理,OsSUT1超表达材料的地上部和根系长度较野生型均无显著性差异;在成熟期与野生型相比,超表达材料的分蘖数、种子长度和宽度均显著增加,突变体材料的颖果灌浆延迟且严重不足,分蘖数、结实率均显著性下降,而穗长、穗分支数以及去除胚乳后颖果中的蔗糖含量显著增加。3.OsSUT1参与了水稻对磷素的吸收与利用。定量PCR结果表明OsSUT1在水稻根系中受缺磷诱导表达。苗期在正常供磷条件下超表达材料地上部磷含量较野生型显著增加,根系磷含量较野生型有增高的趋势,而在缺磷条件下地上部与根系磷含量较野生型均无显著性差异;在成熟期与野生型相比,OsSUT1超表达材料各部位的磷含量均显著增加。综上所述,我们对水稻蔗糖转运蛋白基因OsSUT1的初步研究表明,OsSUT1主要在水稻的生长发育后期发挥作用,OsSUT1不仅与水稻花粉及颖果的发育有着密切的关系,还参与了水稻对磷素营养的吸收与利用过程。结合SUT蛋白的运输特性,有望阐明OsSUT1在水稻生长发育和磷素营养中的生理作用及详细机理,为培育优质高产的水稻品种提供理论基础。