磷是植物生长和发育不可或缺的重要营养元素，植物通过增强磷的吸收效率（PAE）与利用效率（PUE）来实现产量的提升。植物的PUE主要依赖于磷在不同器官和组织中的重新激活、运输及再利用。尽管提高PAE和PUE都能增加作物的磷使用效率，但多数研究集中于PAE，对PUE的研究相对较少。液泡作为绿色植物储存磷素的主要细胞器，在外界磷供给不足时会释放储存的无机磷供植物使用，因此液泡中磷的分配周转及其再利用与作物PUE密切相关。然而，针对大豆中与此相关的遗传分子机制的研究仍显不足。
近期，《植物生物技术杂志》Plant Biotechnology Journal在线发表了福建农林大学根系中心廖红团队李欣欣课题组题为“Natural variation in the GmVPE1 promoter contributes to phosphorus re-translocation to seeds and improves soybean yield”（GmVPE1启动子变异对磷向种子再分配及大豆产量的贡献）的研究论文。该研究表明GmVPE1基因启动子区域的自然变异与大豆产量之间存在显著关联，有助于磷从营养部分向生殖部分的有效再分配，从而影响磷的转移/再分配过程以及种子发育，最终提高大豆产量。
这项研究首先分析了低磷条件下190种大豆核心种质的磷含量，发现种子磷含量与产量性状呈显著正相关，表明在磷缺乏情况下，促进磷向种子的再分配对于高产至关重要。进一步筛选出磷效率和产量差异明显的基因型进行比较，并结合转录组数据分析，鉴定出一个大豆液泡磷外排转运蛋白基因——GmVPE1。通过大豆核心种质的关联分析，发现GmVPE1启动子区A/C变异与大豆产量有显著关系。含有GmVPE1Hap2 (C) 等位基因的大豆品系表现出较高的GmVPE1表达水平，以及更高的磷含量和产量。此外，GmVPE1在低磷环境下于荚、种子和种皮中表达增强；酵母吸收实验也证明了GmVPE1具有运输磷的能力。最后，通过转基因材料和近等基因系验证，证实GmVPE1促进了磷从营养器官到种子的再分配，从而提高了大豆的产量。
福建农林大学根系中心2024级博士生陈佳欣为论文第一作者，李欣欣教授为论文通讯作者。根系中心廖红教授、中国农业科学院农业资源与农业区划研究所易可可研究员，以及中国科学院遗传与发育生物学研究所赵红玉老师参与了本项目的研究。研究工作得到了国家重点研究发展计划和国家自然科学基金项目的资助。
