番茄磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因LePT1和LePT2在水稻中的功能鑒定.pdf

1、磷是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的三大生命元素之一廣泛參與植物體內(nèi)的一系列代謝過(guò)程,如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、能量轉(zhuǎn)移、生物化學(xué)合成等。土壤中的磷主要以無(wú)機(jī)正磷酸鹽(H2PO4-)的形態(tài)被植物根系細(xì)胞膜上的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)到體內(nèi)。然而可溶性的無(wú)機(jī)磷酸鹽極易被土壤中大量存在的鐵、鋁、鈣等金屬離子及微生物固定,從而造成土壤中有效磷的普遍缺乏。在自然界長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中,植物已經(jīng)形成了一系列對(duì)磷素缺乏的適應(yīng)性機(jī)制,包括改變根系形態(tài)結(jié)構(gòu)、改善根際土壤環(huán)境、與土壤中的菌

2、根真菌形成互惠共生體系、誘導(dǎo)高親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)等。通過(guò)挖掘調(diào)控磷高效吸收利用的基因資源,培育磷高效的農(nóng)作物品種,從而提高作物利用土壤難溶性磷的能力,已成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)科學(xué)家和育種工作者關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。研究表明,植物主要通過(guò)在細(xì)胞膜上表達(dá)多種不同親和力的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白來(lái)吸收土壤中的有效磷,并在體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)和分配。迄今為止,大多數(shù)被克隆并鑒定的植物磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白都屬于高親和的Pht1家族。本課題利用分子克隆技術(shù)從番茄中克隆到兩個(gè)高親和磷轉(zhuǎn)運(yùn)

3、蛋白基因LePT1/LePT2,并通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)將這兩個(gè)基因分別轉(zhuǎn)化到水稻中進(jìn)行超表達(dá)研究,所獲實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　 1.序列比對(duì)和跨膜結(jié)構(gòu)分析表明,LeP77/LePT2基因在結(jié)構(gòu)和功能性位點(diǎn)上具有高度的保守性,符合植物Pht1高親和磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的跨膜結(jié)構(gòu)特征。進(jìn)化樹(shù)分析顯示,LePT1/LePT2基因分別與水稻Pht1家族中OsPT2和OsPT4具有最近的進(jìn)化關(guān)系。
　　 2.RT-PCR結(jié)果表明,在C

4、aMV35S強(qiáng)啟動(dòng)子的驅(qū)動(dòng)下,LePT1/LepT2在部分水稻轉(zhuǎn)化株系中能夠高量表達(dá)。對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻中內(nèi)源Pht1基因的RT-PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn),LePT7/LePT2在水稻中的大量表達(dá),幾乎不影響水稻OsPTs的表達(dá)水平.
　　 3.通過(guò)不同磷濃度處理,測(cè)定了水稻野生型和轉(zhuǎn)基因植株的表型、有效磷濃度、總磷濃度,結(jié)果顯示在低磷處理?xiàng)l件下LePT1/LePT2在水稻根和葉中的高量表達(dá),能引起地上部有效磷的積累,顯著增加LePT1/LeP