磷(P)是核酸、膜磷脂、ATP和其它参与核心能量代谢途径的关键组成部分，磷含量的缺乏限制了生物初级生产力。为了应对磷的缺乏，植物进化出一系列的代谢反应，增强磷的获取。其中，植物在缺磷条件下积累紫色酸性磷酸酶（PAP）被认为是释放磷酸盐的关键。但是，藻类是否采用类似的机制仍是未知的。
2021年1月25日，暨南大学李宏业团队在著名期刊Journal ofExperimental Botany发表题为“Organophosphorushydrolysis by diatom purple acid phosphatase and sequential regulation of cell metabolism”的学术论文。该研究主要探讨了三角褐指藻紫色酸性磷酸酶对有机磷的水解及细胞代谢调节过程的作用。
在这里，研究者使用模式微藻植物——三角褐指藻为研究材料，探讨PAP的作用。研究者首先使用BLAST技术对照拟南芥的PAP序列，筛选到同源的三角褐指藻PAP1、PAP2和PAP3基因。接下来，研究者探究了PAP1在磷中的生长速率和表达模式。生长在无机磷酸盐条件下，三角褐指藻细胞中PAP1表达较弱，而在有机磷条件下生长的细胞中PAP1表达明显增强，说明PAP1表现出对有机磷的偏好。为了探究PAP1在微藻中的功能，研究者使用fcpC启动子和fcpA终止子构建重组载体，增强PAP1的表达。通过对PAP1过表达植株进行分析，显示PAP1过表达以生长阶段依赖性方式改善了细胞生长和生化组成。在生长期，PAP1促进了植物的生长和光合作用;在稳定期，PAP1将碳通量重新分配给脂肪生成。定位结果显示，PAP1是ER定位的，并调控参与磷转运过程关键代谢途径基因的表达，从而改善藻类能量，提高其抗氧化潜能。研究者最后使用RNAi技术沉默PAP1，证实了PAP1具有清除Pi的功能。在沉默株系中，PAP2的相对表达量显著增加，而PAP3的表达没有改变，证实了三角褐指藻PAP基因之间的功能冗余性。该研究揭示了PAP1参与磷代谢的相关调控，为藻磷代谢和水生初级生产力提供了新的见解。
图 PAP1作用模式图
https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erab026/6118655
