20653.大豆根瘤磷吸收運(yùn)轉(zhuǎn)的生理和分子機(jī)制

1、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文大豆根瘤磷吸收運(yùn)轉(zhuǎn)的生理和分子機(jī)制姓名：秦璐申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：植物營養(yǎng)學(xué)指導(dǎo)教師：廖紅201206(3)營養(yǎng)液栽培試驗(yàn)表明：磷有效性顯著調(diào)控了大豆根瘤的生長發(fā)育，并由此影響了大豆植株的生長。適當(dāng)供磷能增加根瘤數(shù)、根瘤重及固氮酶活性，進(jìn)而增加大豆植株的生物量和磷含量。值得一提的是，根瘤相對磷濃度高于葉片和根，說明根瘤磷濃度在高低磷之間的變化相對平穩(wěn)。雖然低磷抑制了根瘤的生長發(fā)育，但低磷下的根瘤磷濃度遠(yuǎn)高于葉片

2、和根，說明根瘤在低磷脅迫下具有調(diào)控磷平衡的能力，以滿足其生長和固氮對磷的大量需求。(4)根際pH值原位觀察及測定試驗(yàn)表明：接種根瘤菌后，大豆根際酸化能力顯著增強(qiáng)，根際質(zhì)子及總酸的釋放速率大幅度提高。接種根瘤菌后，與不接種對照相比，大豆根際質(zhì)子釋放速率在高、低磷條件下分別增加了86％和22％，總酸釋放速率也表現(xiàn)出類似的趨勢。說明根際酸化可能是接種根瘤菌促進(jìn)大豆活化利用難溶性磷的主要生理機(jī)制。(5)生物信息學(xué)及定量PCR分析表明：大豆Pht

3、l磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族共有14個基因。其中，GmPT5和GmPT7為根瘤增強(qiáng)表達(dá)的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因；并且G聊P巧在低磷脅迫下表達(dá)顯著增強(qiáng)。此外，低磷也對GmPT7的表達(dá)有所增強(qiáng)，但其在磷充足條件下，在根瘤的表達(dá)量顯著高于其它基因。說明這兩個基因可能都參與了大豆根瘤磷的吸收或運(yùn)轉(zhuǎn)，但各自的功能可能有所不同。(6)酵母互補(bǔ)和洋蔥表皮細(xì)胞瞬時表達(dá)試驗(yàn)表明：GmPT5是定位于細(xì)胞膜的高親和磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。GmPT5啟動子融合GUS報告基因組織化學(xué)定位分析發(fā)

4、現(xiàn)：在未接種根瘤茵前，只在根部維管束檢測到GUS報告基因的表達(dá)；根瘤形成的早期，在根與根瘤交界處檢測到較強(qiáng)GUS基因的表達(dá)，后期則在根瘤內(nèi)維管組織檢測到較強(qiáng)的GUS基因的表達(dá)。這些結(jié)果暗示GmPT5可能參與磷從大豆根部向根瘤的運(yùn)轉(zhuǎn)。(7)GmPT5不同轉(zhuǎn)基因復(fù)合植株表型分析試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，超量表達(dá)GmPT5的轉(zhuǎn)基因復(fù)合植株表現(xiàn)出較好的結(jié)瘤能力，GmPT5干涉株系則顯著抑制了根瘤的生長發(fā)育，說明GmPT5可能影響了磷從根向根瘤的運(yùn)轉(zhuǎn)，最終影響大

5、豆根瘤和植株的生長及植株氮、磷含量。根段[33P]Pi吸收試驗(yàn)表明：超量表達(dá)GmPT5株系在高磷情況下，與對照株系相比，根瘤里33P累積量增加了112％；而干涉GmPT5的轉(zhuǎn)基因株系在低磷情況下，與對照株系相比，根瘤里[33P]Pi累積量顯著減少了60％。根瘤離體吸收試驗(yàn)也進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)G聊尸巧不同轉(zhuǎn)基因株系間根瘤直接吸收后[33P】Pi的累積量差異不顯著。以上結(jié)果說明了GmPT5主要參與磷從根部向根瘤的運(yùn)轉(zhuǎn)，而不是根瘤對磷的直接吸收。II