水稻低磷脅迫響應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子基因OsWRKY1的表達(dá)模式與功能鑒定.pdf

1、磷(Phosphorus，P)是植物生長(zhǎng)發(fā)育必需的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，廣泛地參與到植物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)移、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、光合作用等過(guò)程。它還是許多生物大分子如核酸、磷脂和含磷蛋白酶類的重要組成部分。然而，由于P在土壤中容易被固定和沉淀，且植物從土壤中吸收的主要是無(wú)機(jī)態(tài)正磷酸鹽(Phosphate，Pi)，故相對(duì)于其他營(yíng)養(yǎng)元素，P在土壤中的移動(dòng)性乖有效性均很低，其也因此常常成為農(nóng)田及自然生態(tài)系統(tǒng)中植物生長(zhǎng)的主要限制因子之一。植物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中發(fā)

2、展出了一套適應(yīng)缺磷環(huán)境的形態(tài)變化及生理生化方面的機(jī)制，包括根系構(gòu)型的改變、酸性磷酸酶、RNA酶及有機(jī)酸的分泌、與叢枝菌根真菌(AMF，(A)rbuscular(M)ycorrhizal(F)ungi)形成共生體系等等。
　　 植物對(duì)缺磷環(huán)境的這些適應(yīng)性機(jī)制都是由其背后一系列精巧的分子機(jī)制作為支撐的。近年來(lái)，該研究領(lǐng)域科學(xué)家們針對(duì)這些分子機(jī)制做了大量的研究，初步構(gòu)建了植物缺磷和菌根共生信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的“節(jié)點(diǎn)

3、”，即基因之間在不同水平存在著復(fù)雜的調(diào)控或被調(diào)控的關(guān)系。一個(gè)基因在表達(dá)豐度或時(shí)間空間上的變化可能會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的重新調(diào)整。雖然我們對(duì)植物缺磷和菌根共生信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑這兩個(gè)分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)正不斷深入，發(fā)現(xiàn)了在前者中起中心調(diào)控作用并可能連接兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵調(diào)控因子PHR((PH)osphate Starvation(R)esponse)，但根據(jù)近年來(lái)該領(lǐng)域的研究進(jìn)展來(lái)看，欲全面揭開(kāi)其神秘的面紗仍有諸多工作要做。為了對(duì)這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充

4、完善，本研究從水稻中鑒定了WRKY家族轉(zhuǎn)錄因子基因，將其命名為OsWRKY1，檢測(cè)了其表達(dá)模式并通過(guò)突變體初步研究了其在維持水稻磷的動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程中的功能，取得了以下的主要結(jié)果:
　　 1.通過(guò)序列比對(duì)鑒定了水稻中擬南芥缺磷誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子基因AtWRKY75的同源基因OsWRKY1，并用RT-PCR和基因槍轟擊洋蔥表皮的方法分別研究了OsWRKY1在轉(zhuǎn)錄水平對(duì)缺磷信號(hào)的響應(yīng)和亞細(xì)胞定位情況。在根部，OsWRKY1的表達(dá)模式與AtWR

5、KY75完全相反，表現(xiàn)為受缺磷下調(diào);而在葉片中，OsWRKY1受缺磷誘導(dǎo)表達(dá)。OsWRKY1的表達(dá)在根部和葉片中還分別受缺鐵和缺氮發(fā)生上調(diào)。缺磷時(shí)間點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在葉片中OsWRKY1表達(dá)受缺磷逐漸上調(diào)，且恢復(fù)供磷抑制其表達(dá);在根部OsWRKY1的表達(dá)表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)變化。此外，OsWRKY1在日本晴和Dongjin兩個(gè)水稻品種中表達(dá)模式并不相同?；驑屴Z擊洋蔥表皮實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)OsWRKY1定位于細(xì)胞核中。
　　 2.在高磷條件下，