根系缺氧、開花調(diào)控因子GIGANTEA參與水稻磷動態(tài)平衡的調(diào)控.pdf

1、磷是植物生長發(fā)育所必需的大量元素，自然界中磷含量雖然充足，但大部分被土壤固定或吸附，無法被植物利用。施加磷肥不僅耗費資源、增加農(nóng)業(yè)成本，還會導(dǎo)致環(huán)境污染。利用自身機(jī)制提高植物對磷的吸收和利用，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。因此研究植物磷信號分子調(diào)控機(jī)制具有現(xiàn)實意義，可為培育磷高效水稻品種提供理論基礎(chǔ)。本研究對“根系缺氧、開花調(diào)控因子GIGANTEA參與水稻磷動態(tài)平衡的調(diào)控”進(jìn)行研究，揭示了水稻磷信號與根系缺氧、開花調(diào)控之間的關(guān)系。
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2、研究利用OsPHR2超表達(dá)植株檢測了根際低氧脅迫對水稻磷吸收的影響。OsPHR2超表達(dá)植株在正常水培條件下，體內(nèi)磷含量超積累，導(dǎo)致植株表現(xiàn)出葉尖萎黃的磷中毒表型;而淹水土壤環(huán)境可以有效緩解OsPHR2超表達(dá)植株的磷中毒現(xiàn)象。利用凝膠溶液模擬低氧環(huán)境培養(yǎng)OsPHR2超表達(dá)和野生型水稻，發(fā)現(xiàn)低氧脅迫可以有效的抑制OsPHR2和野生型植株對磷的吸收，導(dǎo)致植株體內(nèi)磷含量降低，尤其是低磷環(huán)境下對磷吸收的抑制作用更加明顯。植株體內(nèi)磷含量的降低，進(jìn)一

3、步激活了一系列低磷響應(yīng)基因的表達(dá)。通過研究我們不僅闡述了影響水稻磷吸收的因素，還提出實驗室水培條件下評價水稻磷吸收效率需考慮用低氧條件模擬田間條件。OsPHO2基因的突變引起水稻植株開花時間延遲，深入分析發(fā)現(xiàn)OsPHO2可以通過與開花調(diào)控關(guān)鍵因子OsGI蛋白互作，調(diào)節(jié)開花途徑關(guān)鍵基因OsHd1、OsHd3a和OsRFT1的表達(dá)，參與調(diào)控開花時間。OsGI與OsPHO2共同參與調(diào)控多個生理途徑，包括開花時間、磷代謝平衡。OsGI與OsPH

4、O2參與調(diào)控磷動態(tài)平衡，并且不依賴于光周期。pho2和gi植株隨著生長時期的增加，有效磷在老葉中不斷積累。轉(zhuǎn)錄組分析顯示，pho2和gi突變體中很多基因發(fā)生了相似的改變，在gi植株表達(dá)發(fā)生改變的基因中，至少有55％的基因在pho2中也發(fā)生了改變。gi和pho2中共表達(dá)基因主要分布在細(xì)胞壁調(diào)控、苯丙素代謝、蛋白合成等多個功能途徑。同時研究發(fā)現(xiàn)gi和pho2葉片中糖轉(zhuǎn)運基因表達(dá)受到抑制，因此OsGI和OsPHO2有可能通過調(diào)節(jié)糖的轉(zhuǎn)運進(jìn)而參