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

1、磷是植物生長發(fā)育必需的三大生命元素之一廣泛參與植物體內(nèi)的一系列代謝過程,如信號轉(zhuǎn)導、能量轉(zhuǎn)移、生物化學合成等。土壤中的磷主要以無機正磷酸鹽(H2PO4-)的形態(tài)被植物根系細胞膜上的磷轉(zhuǎn)運蛋白吸收和轉(zhuǎn)運到體內(nèi)。然而可溶性的無機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。在自然界長期的進化過程中,植物已經(jīng)形成了一系列對磷素缺乏的適應性機制,包括改變根系形態(tài)結構、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、誘導高親和力磷轉(zhuǎn)運蛋白基因的表達等。通過挖掘調(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,已成為當前農(nóng)業(yè)科學家和育種工作者關注和研究的熱點。研究表明,植物主要通過在細胞膜上表達多種不同親和力的磷轉(zhuǎn)運蛋白來吸收土壤中的有效磷,并在體內(nèi)進行轉(zhuǎn)運和分配。迄今為止,大多數(shù)被克隆并鑒定的植物磷轉(zhuǎn)運蛋白都屬于高親和的Pht1家族。本課題利用分子克隆技術從番茄中克隆到兩個高親和磷轉(zhuǎn)運

3、蛋白基因LePT1/LePT2,并通過農(nóng)桿菌介導的轉(zhuǎn)基因技術將這兩個基因分別轉(zhuǎn)化到水稻中進行超表達研究,所獲實驗結果如下:
　　 1.序列比對和跨膜結構分析表明,LeP77/LePT2基因在結構和功能性位點上具有高度的保守性,符合植物Pht1高親和磷轉(zhuǎn)運蛋白基因的跨膜結構特征。進化樹分析顯示,LePT1/LePT2基因分別與水稻Pht1家族中OsPT2和OsPT4具有最近的進化關系。
　　 2.RT-PCR結果表明,在C

4、aMV35S強啟動子的驅(qū)動下,LePT1/LepT2在部分水稻轉(zhuǎn)化株系中能夠高量表達。對轉(zhuǎn)基因水稻中內(nèi)源Pht1基因的RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn),LePT7/LePT2在水稻中的大量表達,幾乎不影響水稻OsPTs的表達水平.
　　 3.通過不同磷濃度處理,測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,結果顯示在低磷處理條件下LePT1/LePT2在水稻根和葉中的高量表達,能引起地上部有效磷的積累,顯著增加LePT1/LeP