20653.大豆根瘤磷吸收運轉的生理和分子機制

1、華南農(nóng)業(yè)大學博士學位論文大豆根瘤磷吸收運轉的生理和分子機制姓名：秦璐申請學位級別：博士專業(yè)：植物營養(yǎng)學指導教師：廖紅201206(3)營養(yǎng)液栽培試驗表明：磷有效性顯著調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。適當供磷能增加根瘤數(shù)、根瘤重及固氮酶活性，進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高于葉片

2、和根，說明根瘤在低磷脅迫下具有調控磷平衡的能力，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表明：接種根瘤菌后，大豆根際酸化能力顯著增強，根際質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大豆活化利用難溶性磷的主要生理機制。(5)生物信息學及定量PCR分析表明：大豆Pht

3、l磷轉運蛋白家族共有14個基因。其中，GmPT5和GmPT7為根瘤增強表達的磷轉運蛋白基因；并且G聊P巧在低磷脅迫下表達顯著增強。此外，低磷也對GmPT7的表達有所增強，但其在磷充足條件下，在根瘤的表達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轉，但各自的功能可能有所不同。(6)酵母互補和洋蔥表皮細胞瞬時表達試驗表明：GmPT5是定位于細胞膜的高親和磷轉運蛋白。GmPT5啟動子融合GUS報告基因組織化學定位分析發(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；根瘤形成的早期，在根與根瘤交界處檢測到較強GUS基因的表達，后期則在根瘤內維管組織檢測到較強的GUS基因的表達。這些結果暗示GmPT5可能參與磷從大豆根部向根瘤的運轉。(7)GmPT5不同轉基因復合植株表型分析試驗發(fā)現(xiàn)，超量表達GmPT5的轉基因復合植株表現(xiàn)出較好的結瘤能力，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轉，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吸收試驗表明：超量表達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％。根瘤離體吸收試驗也進一步發(fā)現(xiàn)G聊尸巧不同轉基因株系間根瘤直接吸收后[33P】Pi的累積量差異不顯著。以上結果說明了GmPT5主要參與磷從根部向根瘤的運轉，而不是根瘤對磷的直接吸收。II