大豆是世界上种植面积最大的豆科作物之一,能与土壤中的根瘤菌共生形成根瘤、进行生物固氮,在农业生态系统中起着不可替代的作用。热带亚热带地区由于常年高温多雨,大部分土壤氮/磷有效性较低,已成为限制该地区农业生产的主要因素。在农业生产中,利用接种根瘤菌来提高豆科作物产量已有100多年历史,并且在大豆生产中也存在“以磷增氮”的效应,然而其相应的生理分子机制还未清楚。根瘤自身生长及生物固氮均需要大量的养分（特别是磷）,而目前关于根瘤获取磷等养分的报道还非常有限。本研究以大豆为植物材料,通过生理、分子生物学研究手段结合田间试验,对控制大豆根瘤获取磷的重要基因GmPT7和GmPT5的功能及其翻译后的调控机制进行了分析,主要研究结果如下:（1）GmPT7参与根瘤对磷的直接吸收以及磷向类菌体的转运。GmPT7的表达模式分析表明:GmPT7在根瘤里表达较强,低磷增强其表达。酵母异源互补系统、亚细胞定位分析表明:GmPT7是定位于细胞膜的双亲和磷转运蛋白。组织定位结果显示:GmPT7主要定位于根瘤皮层和侵染细胞。³³P同位素根瘤离体吸收试验表明:过量表达或干涉该基因相应地增加或减少³³P在根瘤及类菌体中的累积。GmPT7不同转基因复合植株和转基因植株的表型分析试验发现,过量、干涉该基因相应地增加或减少大豆结瘤、植株氮/磷含量和生物量。（2）GmPT5和GmPT7协同调控大豆根瘤对磷的获取。在双干涉GmPT5和GmPT7转基因复合植株的表型分析试验发现,双干涉GmPT5和GmPT7减少大豆结瘤和减少根瘤侵染细胞中的类菌体含量,进而降低大豆植株氮、磷含量和生物量,说明GmPT5和GmPT7在大豆根瘤获取磷的途径中起关键作用。（3）GmPT5或GmPT7通过影响根瘤的磷来源,影响大豆结瘤固氮,最终影响产量。在营养液培养条件下接种根瘤菌,过量或干涉GmPT5或GmPT7的表达相应地增加或减少大豆的有效荚数,籽粒数和产量;两年的田间试验结果均表明过量、干涉GmPT5或GmPT7确实能显著影响大豆的产量。（4）GmPT5存在除通过根瘤磷运转以外的,其他的增产功能。GmPT5的表达模式分析结果表明,GmPT5在花里表达较强,低磷增强其表达。组织化学定位结果显示,GmPT5定位于根瘤、叶柄和花萼。原位免疫杂交结果显示,GmPT5定位于花萼的细胞膜。在不接种根瘤菌营养液培养条件下,过量或干涉GmPT5的表达推迟或促进大豆开花,相应地增加或减少大豆的苗期生物量、开花数目、有效荚数,籽粒数和产量。说明GmPT5可能通过影响大豆花中的磷平衡,来影响大豆的开花时间、开花数目和有效荚数,进而影响产量。（5）GmPT7也存在独立于根瘤磷运转的增产功能。表达模式分析结果表明,GmPT7在叶、花、根和根瘤中均有表达。组织化学定位结果显示,GmPT7定位于叶、根瘤、花、嫩荚、荚皮和种皮。原位免疫杂交结果显示,GmPT7定位于根系维管组织和花器官的细胞膜。在不接种根瘤菌条件下,干涉GmPT7的表达使大豆早花,过量或干涉GmPT7的表达相应地增加或减少大豆的有效荚数、籽粒数和产量。说明GmPT7可能通过影响大豆的磷平衡来影响产量。（6）大豆磷转运蛋白的装载蛋白PHF家族分析。生物信息学分析表明:大豆PHF蛋白家族有2个成员,GmPHF1和GmPHF2。GmPHF1和GmPHF2均具有PHF1蛋白保守的WD40结构域。进化树分析显示它们聚类在一个亚组。时空表达模式发现,这两个基因的表达模式比较相似,在叶部、茎、根尖、根部、根瘤和花中都有表达,在根部的表达略高于其他部位,低磷增强其表达。这两个基因响应非生物胁迫的表达模式分析发现,缺磷、缺钾、缺铁、冷害和热害等因素都能不同程度的影响这两个基因的表达。（7）GmPHF1和GmPHF2的功能分析。亚细胞定位分析表明,GmPHF1和GmPHF2均定位于内质网（ER）。酵母双杂交和双分子荧光互作技术（Bi FC）试验表明GmPHF1/GmPHF2与Gm PT5/GmPT7在酵母系统及植物体内均存在互作。过量、干涉GmPHF2的转基因大豆表型分析发现:过表达GmPHF2在高、低磷处理下均对大豆的根瘤数目、根瘤鲜重、植株全氮、全磷含量、生物量及产量有显著促进作用;干涉GmPHF2的表达在高磷处理下显著降低植株全磷含量和产量。综上所述,本研究通过现代分子生物学技术,利用转基因大豆材料对磷转运蛋白基因GmPT5、GmPT7,磷转运蛋白的装载蛋白基因GmPHF2进行了功能分析。结果表明,GmPT5和GmPT7控制了大豆根瘤磷的主要来源,对根瘤发生发育起十分关键的作用。GmPT5、GmPT7、GmPHF2的表达均对大豆产量具有重要影响。本研究揭示了大豆根瘤磷获取的生理分子机制,不仅为实现大豆氮/磷协同高效提供了理论依据及候选基因资源,而且还创制了一批氮/磷协同高效的大豆新材料。