发掘作物高效利用营养元素效率的潜力已经成为当前提高粮食产量、保障农业可持续发展的一个重要研究方向。miR399-PHO2在调节植物对磷吸收、利用过程中发挥了重要作用，但对小麦TaPHO2和tae-miR399的表达特性、功能分化以及有效利用等方面还缺乏研究。本研究克隆了小麦的PHO2和miR399基因，并利用创制的小麦突变体和转基因系研究了PHO2和miR399基因的功能。　　本研究主要内容包括：⑴克隆了小麦中PHO2的3个部分同源基因TaPHO2-A1、TaPHO2-B1和TaPHO2-D1的全长cDNA、基因组DNA以及启动子序列。3个TaPHO2基因的编码区高度保守，5-UTR区均存在5个潜在的miR399结合位点，但启动子区存在较大的差异。3个TaPHO2基因分别定位于小麦1A、1B和1D染色体。克隆了三条tae-miR399前体序列tae-miR399-A1、tae-miR399-A2和tae-miR399-D1，分别定位于4A、1A和1D染色体上;3个tae-miR399成员具有一致的成熟区序列。⑵时空表达谱分析表明TaPHO2在小麦所有的组织中均有表达，但以根系中的表达水平最高;而在地上部叶片中，TaPHO2表达量随叶龄的增加而增加。TaPHO2-D1的表达量远高于TaPHO2-A1和TaPHO2-B1。tae-miR399主要在地上部表达，且tae-miR399-A1的表达量远高于tae-miR399-A2和tae-miR399-D1的表达量。缺磷可强烈诱导根系和地上部中tae-miR399的表达，但只轻度上调TaPHO2的表达。利用烟草叶片瞬时表达试验证明tae-miR399能够显著下调TaPHO2s的表达水平，而TaIPS1则能干扰tae-miR399对TaPHO2s转录本的降解。⑶通过小偃81辐照诱变突变体库筛选和基因枪转化获得了TaPHO2单个基因缺失的突变体和tae-miR399-A1超表达系。苗期的水培和大田试验表明tapho突变体和tae-miR399-A1超表达系均能显著增加地上部磷的积累。尤其在高磷水培条件下，tapho2-a1、b1和d13个突变体老叶叶片中的Pi积累分别比野生型高23.0％、4.3％和72.5％;而在TaPHO2表达水平被下调更多的tae-miR399-A1超表达系中，4个超表达系(OX1、OX2、OX3和OX4)老叶中的Pi积累分别为野生型的5.1、3.7、8.4和6.1倍，说明下调TaPHO2的表达能够促进地上部磷的积累，并且这种增加与TaPHO2表达水平呈负相关。进一步的研究表明，tapho2突变体地上部磷含量的增加与突变体中PHO1和多个PHT1磷转运子基因表达增加有关。根系中Pi的积累趋势与地上部相反，说明下调TaPHO2还能够促进磷从根系向地上部的转运。⑷3个tapho2突变体不同程度影响了小麦的生长发育和农艺性状。在苗期的水培和大田试验条件下，tapho2-d1显著降低高磷和低磷条件下地上部鲜重;而tapho2-a1则能够显著增加，在高磷条件下分别增加10.0％和15.7％。在大田成熟期，敲除tapho2-d1显著降低了高磷和低磷条件下的株高、生物学产量、单株籽粒产量、穗数、主穗穗粒数和千粒重，而tapho2-a1显著增加低磷条件下的生物学产量、籽粒产量、主穗穗粒数和千粒重，其中在低磷条件下的单株籽粒产量比野生型对照高17.2％。这一结果为利用基因组定点编辑技术选育小麦磷高效新品种提供依据。⑸TaPHO2在小麦旗叶中的表达量随灌浆进程而快速上调。为进一步研究TaPHO2对旗叶功能的影响，我们利用iTRAQ蛋白组学研究方法比较了野生型小偃81和tapho2-d1突变体在开花后0、2、3和4周旗叶的蛋白表达差异。总共检测到1555个至少匹配两个及以上肽段的蛋白，其中，成对t检验分析达到显著性水平，并且变化倍数大于1.3倍的差异蛋白41个（17个上调，24个下调）。对这些差异表达蛋白的通路分析表明，tapho2-d1突变体旗叶中多个参与光合以及氨基酸和氮素代谢的蛋白丰度被抑制，这部分解释了tapho2-d1突变抑制小麦生长、降低产量和对低氮敏感的表型。