小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的分子特征和生物學(xué)功能研究.pdf

1、磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是介導(dǎo)植株對(duì)磷素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的主體,在調(diào)控植株磷素吸收和利用效率中具有重要作用。本項(xiàng)研究針對(duì)迄今有關(guān)小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因研究和報(bào)道較少的現(xiàn)狀,利用現(xiàn)代生物信息學(xué)技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù),對(duì)11個(gè)小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的分子特征和表達(dá)特性進(jìn)行較全面的研究。主要研究結(jié)果如下:
　　 1、通過(guò)在國(guó)際生物信息學(xué)網(wǎng)站進(jìn)行小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的查找,獲得11個(gè)尚未進(jìn)行系統(tǒng)研究的小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因,作者依次命名為TaPT1,TaPT2,TaPT3

2、,TaPT4,TaPT5,TaPT6,TaPT7,TaPT8,TaPT9,TaPT10和TaPT11。
　　 2、TaPT1～TaPT11的開(kāi)放閱讀框在660 bp(TaPT11)至1707 bp(TaPT3)之間,編碼氨基酸數(shù)量在219-aa(TaPT11)至568-aa(TaPT3)之間；通過(guò)跨膜域分析,小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的跨膜域數(shù)目在3-15個(gè)之間。系統(tǒng)進(jìn)化分析表明,供試11個(gè)小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因可能具有不同的祖先。

3、　　 3、以磷高效小麥品種石新828為材料,對(duì)11個(gè)供試小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因TaPT1～TaPT11的表達(dá)特性進(jìn)行研究,結(jié)果表明:TaPT1、TaPT4、TaPT8和TaPT10表達(dá)水平一致,對(duì)外界磷濃度的變化不產(chǎn)生應(yīng)答；TaPT2、TaPT3、TaPT5、TaPT6、TaPT7、TaPT9和TaPT11受磷素脅迫誘導(dǎo),其中TaPT2、TaPT3、TaPT6和TaPT7呈上調(diào)表達(dá),TaPT5、TaPT9和TaPT11呈下調(diào)表達(dá)。上述7個(gè)

4、小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因可能以不同的機(jī)制,參與了小麥植株對(duì)磷素逆境信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)、響應(yīng)或抵御過(guò)程。
　　 4、以中國(guó)春為材料,對(duì)11個(gè)小麥磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因在正常供磷和低磷脅迫下表達(dá)的晝夜節(jié)律分析表明,正常供磷下TaPT3和TaPT5及低磷脅迫下TaPT11在根葉中呈組成型表達(dá)；此外,呈組成型表達(dá)的還包括正常供磷下根系TaPT2和TaPT6、葉片TaPT9、低磷脅迫下根系TaPT2、TaPT5、TaPT6和葉片TaPT3、TaPT7、TaPT

5、9。低磷脅迫下,根系TaPT1在光照下的表達(dá)量高于黑暗下的表達(dá)量,根系TaPT4在光照下的表達(dá)量低于黑暗下的表達(dá)量。正常生長(zhǎng)下根系TaPT5、葉片TaPT3和TaPT7以及低磷脅迫下根系和葉片TaPT5、葉片TaPT3和TaPT7具有高水平表達(dá)。由此,TaPT3,TaPT5和TaPT7在磷素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)方面可能發(fā)揮著更重要的作用。
　　 5、利用DNA重組技術(shù)和遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù),建立了異源表達(dá)上述基因的煙草轉(zhuǎn)基因系。結(jié)果表明:超表達(dá)

6、TaPT1、TaPT3和TaPT4的煙草植株,在低磷脅迫條件下植株吸收磷素的能力增強(qiáng),表現(xiàn)為低磷脅迫后植株在單葉鮮、干重和磷累積量較對(duì)照植株明顯增加。此外,在低磷脅迫下,轉(zhuǎn)基因植株較對(duì)照植株具有較高的光合色素含量及可溶性蛋白含量。研究表明,轉(zhuǎn)基因植株低磷處理后植株體內(nèi)磷素吸收數(shù)量增多,使植株體內(nèi)磷素脅迫逆境得到相對(duì)緩解,對(duì)于改善植株的生理功能,進(jìn)而改善植株的生長(zhǎng)發(fā)育狀況具有重要作用。
　　 6、初步建立了農(nóng)桿菌浸染小麥莖尖轉(zhuǎn)化體