紫色酸性磷酸酶基因OsPAP26、ZmPAP10a及ZmPAP26的功能研究.pdf

1、缺磷是作物生長和產(chǎn)量的重要限制因素。研究水稻缺磷響應(yīng)分子機(jī)制并培育磷高效水稻新種質(zhì)，對減少磷肥施用、降低生產(chǎn)成本和保護(hù)環(huán)境意義重大。植物缺磷信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)已有了初步的架構(gòu)，但利用已知基因進(jìn)行磷高效分子改良尚不能達(dá)到預(yù)期效果，暗示該網(wǎng)絡(luò)中還有很多未知成員及機(jī)制。
　　前期我們系統(tǒng)地研究了缺磷信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的終端—紫色酸性磷酸酶基因家族。通過對這些基因表達(dá)和啟動(dòng)子的研究，發(fā)現(xiàn)AtPAP26的水稻同源基因OsPAP26不直接受到OsPHR2

2、的調(diào)控。本研究擬通過基因表達(dá)分析、OsPAP26超表達(dá)和抑制表達(dá)轉(zhuǎn)基因材料的生理、生化和表型分析等手段明確紫色酸性磷酸酶基因OsPAP26在磷素平衡中的功能。定量RT-PCR研究結(jié)果表明，OsPAP26在轉(zhuǎn)錄水平上不受缺磷和衰老信號的誘導(dǎo);利用OsPAP26啟動(dòng)子接GUS報(bào)告基因的載體，培育相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因水稻材料的GUS染色發(fā)現(xiàn)，OsPAP26基因在水稻的根、莖、葉中呈組成型表達(dá)，而且這種表達(dá)不受缺磷誘導(dǎo)。蛋白免疫印跡試驗(yàn)表明，OsPAP

3、26的表達(dá)在蛋白水平上受到缺磷和衰老的調(diào)控，在缺磷條件下OsPAP26蛋白積累增加，同時(shí)該蛋白在衰老葉片中的積累量也增加。因而OsPAP26可能參與衰老葉片中磷的再利用。OsPAP26超表達(dá)提高了水稻體內(nèi)和分泌型酸性磷酸酶活性，同時(shí)幫助水稻更多的利用外界環(huán)境中的有機(jī)磷營養(yǎng)。本研究還通過In-gel活性蛋白染色分析，確定了OsPAP26的特征條帶。
　　在對水稻PAP基因功能研究的基礎(chǔ)上，本研究還克隆了玉米紫色酸性磷酸酶Ia家族的Z

4、m PAP10a和ZmPAP26基因。利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因方法，我們獲得了相應(yīng)的超表達(dá)轉(zhuǎn)基因玉米并通過分子檢測證實(shí)了其超表達(dá)效果?；钚阅z染色表明，與野生型相比，ZmPAP10a和ZmPAP26超表達(dá)株系中各自增加了一條特異的酸性磷酸酶條帶。酸性磷酸酶的定量分析發(fā)現(xiàn),ZmPAP10a超表達(dá)株系根部的酸性磷酸酶活性也顯著提高，從而植株體內(nèi)磷含量也較對照顯著提高。ZmPAP26特異的酸性磷酸酶帶，15和17號轉(zhuǎn)基因株系的體內(nèi)及根表酸性磷酸酶