磷調(diào)控基因突變體鑒定及其對生長素極性運輸?shù)恼{(diào)控初探.pdf

1、磷是植物生長發(fā)育所必需的大量元素之一，對植物起著不可替代的作用，是許多生物大分子如核酸、磷脂和蛋白質(zhì)和ATP的重要組成成分。廣泛地參與植物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、光合作用等生化過程。由于土壤中的磷容易被吸附固定，且在土壤中移動性太差，植物不能很好的吸收利用造成植物的缺磷。為了應(yīng)對土壤的長期缺磷影響，植物自身進(jìn)化出了一套適應(yīng)低磷脅迫環(huán)境的代謝反應(yīng)機(jī)制。生長素是一類非常重要的激素，生長素及其極性運輸不僅影響植物的形態(tài)特征，而且和礦質(zhì)元素的

2、吸收、運輸和分布之間存在著密切的聯(lián)系。磷信號途徑與生長素信號途徑之間有著復(fù)雜的調(diào)控關(guān)系，在低磷反應(yīng)中生長素起重要的作用。當(dāng)植物體受到缺磷脅迫時，植物所產(chǎn)生的一系列缺磷反應(yīng)，主要依賴于植物體內(nèi)生長素濃度的變化，在受到缺磷脅迫信號時，植物體內(nèi)生長素含量發(fā)生變化，依靠生長素極性運輸途徑、完成生長素在植株體內(nèi)的重新分布，影響植物根系的生長發(fā)育，根構(gòu)型發(fā)生改變。低磷條件下生長素影響根毛的伸長、側(cè)根的發(fā)育、主根的長度等方面。生長素作為植物最為重要的

3、信號分子，對植物的生長發(fā)育有多方面的影響，研究缺磷信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑基因和生長素極性運輸相關(guān)基因之間的調(diào)控關(guān)系，有助于人們更清晰的認(rèn)識磷素和生長素之間的內(nèi)在聯(lián)系，能夠為提高水稻磷吸收效率提供理論依據(jù)，能更好的改善植物對磷素養(yǎng)分的吸收，對提高作物產(chǎn)量和環(huán)境保護(hù)，具有重要的意義。
　　本試驗對購自日本的水稻突變體庫ospho1突變體材料(編號為NC0015、NE2044）進(jìn)行兩輪PCR法鑒定，篩選出突變純合體ospho1。對鑒定所得純合體o

4、spho1進(jìn)行試驗，分析其與野生型表型的差異。為了研究磷信號調(diào)控基因與生長素極性運輸相關(guān)基因之間的聯(lián)系，我們利用缺磷信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中重要的突變體osphr2、ospho2、ossiz1，通過Q-PCR技術(shù)，檢測在正常供磷和缺磷條件下osphr2、ospho2、ossiz1根系及葉片中生長素OsPINs家族及OsA UX1基因表達(dá)的差異。本文獲得的主要結(jié)果如下:
　　1.通過兩輪PCR技術(shù)鑒定并篩選出水稻Tos17插入突變純合體osp

5、ho1。然后對野生型與ospho1材料的農(nóng)藝性狀進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)OsPHO1的缺失影響了水稻的生長和發(fā)育。主要體現(xiàn)在株高、分蘗、穗長、結(jié)實率與千粒重等在農(nóng)藝性狀上的差異。與野生型相比，OsPHO1的突變導(dǎo)致株高降低，有效分蘗數(shù)減少，穗長變短，說明OsPHO1對植物的生長具有重要的作用。突變體種子長度增加，寬度降低，千粒重明顯下降，顯著地降低了籽粒產(chǎn)量。說明了OsPHO1在植物體繁育器官中起重要的作用
　　2.缺磷信號途徑中的相關(guān)基因

6、OsPHR2、OsPHO2、OsSIZ1均參與了水稻根中與葉片中生長素的極性運輸，OsPHR2、OsPHO2、OsSIZ1的缺失都能夠影響植物體內(nèi)生長素的輸出與輸入，缺磷脅迫影響OsPHR2、OsPHO2、OsSIZ1對生長素極性輸入與輸出的調(diào)控能力。在osphr2根系與葉片中，無論在正常供磷或缺磷情況下OsA UX1的表達(dá)均受到抑制，推測OsA UX1受到OsPHR2的正調(diào)控。OsPIN5a在osphr2根系和葉片中均增強(qiáng)表達(dá)，推測O