miR156參與低磷誘導(dǎo)的擬南芥根際酸化反應(yīng).pdf

1、磷是植物所必需的大量營養(yǎng)元素之一，其不僅是ATP，核酸，質(zhì)膜磷脂的重要組成成分，還在植物生長發(fā)育、光合作用、酶促反應(yīng)以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著重要作用。雖然土壤中的總磷儲量非常豐富，但是由于磷在土壤中的低溶解性以及容易被微生物的代謝活動轉(zhuǎn)換成有機(jī)磷形式，所以可供植物直接吸收利用的有效磷濃量并不高。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，植物常常面臨低磷脅迫的風(fēng)險。
　　植物在長期的適應(yīng)過程中，進(jìn)化出了一套完整的應(yīng)對低磷脅迫策略來維持各項代謝活動有序進(jìn)行。這些

2、策略包括:增生側(cè)根、增加根毛數(shù)量和密度來加大植物根系與土壤的接觸面積;分泌有機(jī)酸、酸性磷酸酶、核酶來活化或釋放土壤中的難溶磷與有機(jī)磷，使其變成可供植物直接吸收利用的無機(jī)磷;誘導(dǎo)磷饑餓應(yīng)答基因的產(chǎn)生來提高磷的吸收能力或者改變體內(nèi)代謝路徑來循環(huán)利用自身的磷。此外，植物還能通過誘導(dǎo)一些特異的miRNAs的產(chǎn)生在轉(zhuǎn)錄后水平對磷饑餓應(yīng)答基因進(jìn)行調(diào)節(jié)。只有了解了植物在低磷脅迫下的特異性反應(yīng)，通過特異反應(yīng)追蹤到控制基因，才能有目的的在分子水平上對該性

3、狀進(jìn)行遺傳學(xué)改良，開發(fā)和培育出磷營養(yǎng)高效利用的作物新品種。
　　miRNAs因其多樣性和廣泛調(diào)控性而成為近年來的研究熱點，其在植物逆境脅迫中的功能也逐漸被人們關(guān)注，明星分子miR399在調(diào)控磷的自穩(wěn)態(tài)方面已經(jīng)取得了許多研究成果。miRNA深度測序結(jié)果顯示:在低磷脅迫下，miR156在的表達(dá)量也發(fā)生了明顯改變，但是對其響應(yīng)低磷應(yīng)答機(jī)制并不清楚。
　　本工作利用擬南芥miR156超表達(dá)突變體(M1R156)和miR156功能缺失

4、突變體（MIM156)以及受miR156調(diào)控的靶基因SPL超表達(dá)和功能缺失突變體，研究miR156在低磷脅迫中的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在低磷脅迫下，miR156超表達(dá)能使植物根系構(gòu)型改變，側(cè)根數(shù)量和密度增多，根際酸化能力明顯增強(qiáng)，可使根際周圍的pH由最初的5.8降至5.2±0.04，而miR156功能缺失則使植物側(cè)根數(shù)目和密度減少，花青素積累明顯減少，根際酸化減弱，根際周圍pH約為5.43±0.03，酸化功能明顯弱于MIR156。通過生理生化

5、手段分析，發(fā)現(xiàn)miR156超表達(dá)能使植物體內(nèi)胞質(zhì)pH升高，H+-ATP酶活性升高，而miR156功能缺失則使胞內(nèi)pH降低，H+-ATP酶活性下降。我們進(jìn)而檢測了根系分泌有機(jī)酸對難溶性磷酸鹽的活化效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)miR156超表達(dá)突變體（MIR156）在難溶性磷酸鹽培養(yǎng)基中存活率提高，長勢較好，而miR156功能缺失則使植物無法在難溶性磷酸鹽培養(yǎng)基上存活。對miR156的靶基因SPL家族研究發(fā)現(xiàn)，低磷脅迫時，部分SPL基因表達(dá)量受到抑制，S