Faits:
A. Par arrêté du 22 juin 2006, le Département des constructions et des technologies de l'information du canton de Genève (ci-après: le département) a autorisé l'aliénation de vingt-deux appartements de l'immeuble sis sur la parcelle n° 11562 du registre foncier de Meyrin, à l'avenue de Mategnin 71-73. Les acquéreurs étaient A._, B._, C._ et D._, E._ et F._, G._ ainsi que I._ et H._. L'immeuble en question était soumis au régime de la propriété par étages depuis le 25 juillet 1984 et les vingt-deux appartements concernés étaient loués. Cette autorisation était notamment assortie des conditions suivantes:
"(4) La présente autorisation ne saurait être invoquée ultérieurement pour justifier une aliénation individualisée des vingt-deux appartements concernés en application de l'art. 39 al. 4 let. d de la loi sur les démolitions, transformations et rénovations de maisons d'habitation, du 25 janvier 1996 (LDTR; RSG L 5 20).
(5) Compte tenu du nombre important d'acquéreurs et pour ne pas vider de sa substance la condition n° 4 susmentionnée, le département spécifie d'ores et déjà que toute opération visant à un partage-attribution entre les acquéreurs des vingt-deux appartements en cause sera assimilable à une opération de vente et devra, en conséquence, faire l'objet d'une requête en autorisation d'aliéner en application de l'art. 39 al. 1 LDTR".
Le 1er février 2008, A._, B._, G._, C._ et D._, E._ et F._ et H._ (ci-après: les copropriétaires) ont demandé au département l'autorisation d'aliéner les appartements nos 6.03, 7.04, 10.01, 10.03 et 11.02 situés dans l'immeuble précité. Ces appartements étaient toujours en location, à l'exception de l'appartement n° 6.03, vacant à la suite du décès du locataire. E._ et F._ souhaitaient acquérir l'appartement n° 6.03, H._ le n° 7.04, B._ le n° 10.01, C._ et D._ le n° 10.03 et A._ et G._ le n° 11.02. Par arrêté du 6 août 2008, le département a refusé de délivrer l'autorisation requise.
B. Les copropriétaires ont recouru contre cette décision auprès de la Commission cantonale de recours en matière de constructions (ci-après: la commission de recours). Cette autorité a rejeté le recours par décision du 6 janvier 2009, au motif que l'autorisation demandée n'était dictée que par un intérêt commercial, qui ne saurait l'emporter sur l'intérêt public commandant le maintien du parc locatif immobilier genevois. Les copropriétaires ont saisi le Tribunal administratif du canton de Genève (ci-après: le Tribunal administratif), en se prévalant de la primauté du droit fédéral, à savoir l'art. 650 CC réglant le partage de la copropriété. Ils contestaient également la pesée des intérêts effectuée par la commission de recours.
Le Tribunal administratif a rejeté le recours par arrêt du 28 juillet 2009. Se référant à la jurisprudence du Tribunal fédéral relative à l'art. 9A aLDTR - remplacé par l'art. 39 LDTR - il a considéré que les restrictions que cette disposition impose à la garantie de la liberté ou à la liberté économique étaient admissibles moyennant une "soigneuse pesée des intérêts" en présence. Le Tribunal fédéral ayant en outre reconnu que la LDTR répondait à un intérêt public important, la question qui se posait en l'espèce n'était pas tant celle de la primauté du droit fédéral que celle du principe de la proportionnalité, qui était respecté.
C. Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A._, B._, H._, C._ et D._, E._ et F._ et G._ demandent au Tribunal fédéral d'annuler cet arrêt ainsi que l'arrêté du département du 6 août 2008, d'autoriser le "partage-attribution" requis et d'ordonner au registre foncier de procéder à son inscription, subsidiairement de renvoyer la cause au Tribunal administratif pour nouvelle décision dans le sens des considérants. Ils se plaignent d'une violation de la primauté du droit fédéral (art. 49 Cst.) et d'une application arbitraire (art. 9 Cst.) de l'art. 39 LDTR. Le Tribunal administratif a renoncé à se déterminer. Le département a présenté des observations, concluant au rejet du recours.

Considérant en droit:
1. Dirigé contre une décision rendue dans le domaine du droit public des constructions, le recours est recevable comme recours en matière de droit public conformément aux art. 82 ss LTF, aucune des exceptions prévues à l'art. 83 LTF n'étant réalisée. Les recourants ont pris part à la procédure de recours devant le Tribunal cantonal et sont particulièrement touchés par l'arrêt attaqué, qui confirme le refus d'autoriser la vente d'appartements, respectivement le "partage-attribution", qu'ils avaient demandé. Ils ont donc la qualité pour agir au sens de l'art. 89 al. 1 LTF. Pour le surplus, interjeté en temps utile et dans les formes requises contre une décision finale prise en dernière instance cantonale non susceptible de recours devant le Tribunal administratif fédéral, le recours est recevable au regard des art. 42, 86 al. 1 let. d, 90 et 100 al. 1 LTF.
2. Dans un premier moyen, les recourants se plaignent d'une violation de la primauté du droit fédéral au sens de l'art. 49 Cst., la dissolution de la copropriété étant selon eux exhaustivement réglée par l'art. 650 CC.
2.1 Selon l'art. 49 al. 1 Cst., le droit fédéral prime le droit cantonal qui lui est contraire. Ce principe constitutionnel de la primauté du droit fédéral fait obstacle à l'adoption ou à l'application de règles cantonales qui éludent des prescriptions de droit fédéral ou qui en contredisent le sens ou l'esprit, notamment par leur but ou par les moyens qu'elles mettent en oeuvre, ou qui empiètent sur des matières que le législateur fédéral a réglementées de façon exhaustive (<ref-ruling> consid. 2.1 p. 108; <ref-ruling> consid. 5a p. 54, 295 consid. 3b p. 299; <ref-ruling> consid. 4a p. 68 et les arrêts cités).
2.2 Le Tribunal fédéral a déjà eu l'occasion d'examiner la conformité de l'art. 39 LDTR (repris de l'art. 9A aLDTR) avec le droit fédéral. Il a ainsi considéré que cette disposition n'était pas incompatible avec les art. 712a ss CC régissant la propriété par étages. En effet, elle ne touche pas à la possibilité de constituer en propriété par étages les parts de copropriété d'un immeuble et elle n'intervient en rien dans sa réglementation. De plus, si elle soumet à autorisation l'aliénation d'appartements qui se trouvent dans une catégorie de logements où sévit la pénurie, cette restriction est étrangère à l'institution de la propriété par étages en tant que telle et à son organisation (<ref-ruling> consid. 9c p. 142 s.). L'arrêt précité mentionne également les art. 641ss CC, mais il ne se prononce pas spécifiquement sur la conformité de l'art. 9A aLDTR avec ceux-ci. On peut cependant reprendre le raisonnement qui précède et l'appliquer mutatis mutandis aux normes régissant la copropriété, la propriété par étages n'étant rien d'autre qu'un type particulier de copropriété (<ref-ruling> consid. 9c p. 142). De plus, lorsqu'ils ont acquis les appartements litigieux en copropriété, les recourants connaissaient les conditions auxquelles ils pourraient les aliéner ou se les partager. La condition n° 5 de l'arrêté de vente du 22 juin 2006 réserve en effet expressément l'application de la LDTR au "partage-attribution" entre les copropriétaires, de sorte que les recourants peuvent difficilement se plaindre de bonne foi du fait que cette opération n'est pas uniquement soumise à l'art. 650 CC mais également à l'art. 39 LDTR. A cet égard, l'autorisation requise par l'art. 39 LDTR pour aliéner les appartements concernés ne remet pas en cause l'institution de la copropriété et n'empêche pas sa dissolution si les conditions pour la délivrance de l'autorisation sont réunies. Cette disposition ne fait donc pas nécessairement obstacle à l'application de l'art. 650 CC et elle n'en contredit pas le sens ou l'esprit, de sorte que ce premier grief doit être rejeté.
3. Les recourants se plaignent par ailleurs d'une application arbitraire de l'art. 39 LDTR, en contestant la pesée des intérêts effectuée par le Tribunal administratif.
3.1 Appelé à revoir l'application ou l'interprétation d'une norme sous l'angle de l'arbitraire (art. 9 Cst.; pour une définition de l'arbitraire cf. <ref-ruling> consid. 3.1 p. 265 s.; <ref-ruling> consid. 3.1 p. 153 et les références), le Tribunal fédéral ne s'écarte de la solution retenue par l'autorité cantonale de dernière instance que si celle-ci apparaît insoutenable, en contradiction manifeste avec la situation effective, adoptée sans motifs objectifs et en violation d'un droit certain. En revanche, si l'application de la loi défendue par l'autorité cantonale ne s'avère pas déraisonnable ou manifestement contraire au sens et au but de la disposition ou de la législation en cause, cette interprétation sera confirmée, même si une autre solution - éventuellement plus judicieuse - paraît possible (<ref-ruling> consid. 4.1 p. 133; <ref-ruling> consid. 5.1 p. 260 s. et les arrêts cités).
3.2 La LDTR a pour but de préserver l'habitat et les conditions de vie existants, en restreignant notamment le changement d'affectation des maisons d'habitation et l'aliénation des appartements destinés à la location (art. 1 al. 1 et 2 let. a et c LDTR), ce qui procède d'un intérêt public important (<ref-ruling> consid. 5.2.4 p. 211 s.; <ref-ruling> consid. 7a p. 134; <ref-ruling> consid. 3a p. 26 et les arrêts cités). Le refus de l'autorisation de vendre un appartement loué lorsqu'un motif prépondérant d'intérêt public ou d'intérêt général s'y oppose n'est pas une atteinte disproportionnée à la garantie de la propriété, pourvu que l'autorité administrative effectue une pesée des intérêts en présence et évalue l'importance du motif de refus au regard des intérêts privés en jeu (<ref-ruling> consid. 7b/aa p. 137).
L'art. 39 LDTR soumet ainsi à autorisation la vente d'appartements d'habitation offerts jusque-là en location et entrant dans une catégorie de logement où règne la pénurie (al. 1). L'autorisation est refusée lorsqu'un motif prépondérant d'intérêt public ou général s'y oppose. Cet intérêt réside dans le maintien de l'affectation locative des appartements (al. 2). L'art. 39 al. 4 LDTR, en vigueur depuis le 2 juin 2001, prévoit à son premier paragraphe que la vente est autorisée notamment (let. b) lorsque l'appartement était soumis à la PPE le 30 mars 1985 et avait déjà été cédé de manière individualisée ou (let. d) lorsqu'il a fait une fois au moins l'objet d'une autorisation d'aliéner en vertu de la présente loi. Selon l'art. 39 al. 4 deuxième paragraphe, l'autorisation ne porte que sur un appartement à la fois. Une autorisation de vente en bloc peut toutefois être autorisée pour des motifs d'assainissement financier, pour des appartements en propriété par étages offerts en location, l'acquéreur ne pouvant les revendre que sous la même forme, sous réserve d'une autorisation de vente individualisée.
3.3 En l'occurrence, le Tribunal administratif a estimé que les intérêts des recourants étaient "purement et exclusivement économiques", quand bien même ils alléguaient que le produit des ventes éventuelles serait affecté à la construction d'autres logements. Les copropriétaires avaient en outre acquis les appartements concernés en connaissance de cause et avaient accepté la condition n° 4 de l'arrêté du 22 juin 2006, qui excluait d'emblée une aliénation individualisée. De plus, la transformation d'un lot de cinq appartements en cinq parts distinctes n'était pas indifférente au regard de la LDTR, puisque cette opération diminuerait concrètement la protection du parc locatif en facilitant la vente à des locataires en place.
Les recourants contestent cette appréciation en alléguant que certains copropriétaires souhaitent vendre les appartements alors que d'autres veulent les conserver. Ce désaccord imposerait à certain d'entre eux de conserver des logements dont ils entendent se défaire, si bien que leur intérêt à ne pas se maintenir dans l'indivision serait prépondérant, afin que chacun puisse assurer personnellement la gestion de son appartement et décider de le vendre ou de le conserver. Ces éléments ne sont pas de nature à remettre en cause la pesée des intérêts effectuée par l'autorité intimée. En effet, l'intérêt public maintes fois reconnu au maintien de l'affectation locative des logements l'emporte sur les intérêts privés allégués par les recourants. Ces derniers ont au demeurant acquis le lot d'appartements en connaissance de cause, de sorte qu'ils ont accepté le risque que présenterait un éventuel désaccord sur le sort de ceux-ci. En définitive, en l'absence d'intérêts privés particuliers dont il appartenait aux recourants de démontrer l'existence, l'atteinte au droit de disposer n'apparaît pas disproportionnée. La pesée des intérêts opérée par la cour cantonale n'est donc pas arbitraire au sens de la jurisprudence précitée.
4. Il s'ensuit que le recours doit être rejeté. Les recourants, qui succombent, doivent supporter les frais de la présente procédure (art. 66 al. 1 LTF). Il n'y a pas lieu d'allouer des dépens (art. 68 al. 3 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 3'000 fr., sont mis à la charge des recourants.
3. Il n'est pas alloué de dépens.
4. Le présent arrêt est communiqué à la mandataire des recourants, au Département des constructions et des technologies de l'information et au Tribunal administratif du canton de Genève.
Lausanne, le 3 décembre 2009
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Le Greffier:
Féraud Rittener