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甘蔗磷效率的基因型差异及磷转运子Pht1的表达分析

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基因组学与应用生物学 2022年第1期41卷 128-139页

作者：刘莹易科杨曙陈迪文凌桂芝唐新莲黎晓峰赵尊康广西大学农学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室甘蔗生物学广西重点实验室南宁530004 江西农业大学国土资源与环境学院江西省农业废弃物资源化利用与面源污染防控产教融合重点创新中心南昌330045 广东省科学院生物工程研究所广东省现代农业产业技术研发中心(资源环境与农产品安全)广州510316

磷是植物生长发育重要的大量营养元素之一。甘蔗主产区酸性红壤磷素营养缺乏,严重影响了甘蔗的生长及产量的提高。本研究利用磷吸收利用效率基因型差异显著的两个甘蔗品种ROC22和Phil72-445为材料,通过苗期营养液培养法进一步评价与验证... 详细信息

磷是植物生长发育重要的大量营养元素之一。甘蔗主产区酸性红壤磷素营养缺乏,严重影响了甘蔗的生长及产量的提高。本研究利用磷吸收利用效率基因型差异显著的两个甘蔗品种ROC22和Phil72-445为材料,通过苗期营养液培养法进一步评价与验证了ROC22和Phil72-445甘蔗磷效率的基因型差异特征,以及通过同源克隆法克隆甘蔗磷转运子Pht1家族基因并采用荧光定量PCR技术分析其表达模式。结果显示:低磷胁迫下,ROC22具有比Phil72-445显著强势的生物量、植株磷累积量、地上部磷转移系数,表现为磷吸收转运高效基因型;采用同源克隆法得到甘蔗磷转运蛋白Pht1家族的6条成员基因序列(SoPht1;2,SoPht1;3,SoPht1;5,SoPht1;6,SoPht1;11,SoPht1;12),生物信息学分析得知其与高粱、稻、玉蜀黍等的Pht1家族基因序列高度相似;低磷胁迫后期(处理31 d),SoPht1;2,SoPht1;5和SoPht1;6在ROC22和Phil72-445中均有明显的低磷诱导增强表达,且这三个基因在下部成熟叶(正四叶)中的诱导增强表达很可能对ROC22的磷高效起到主要作用。本研究结果为进一步系统深入研究SoPht1基因在甘蔗磷高效中的功能机理提供了依据。

关键词：甘蔗磷效率磷转运子同源克隆法表达分析

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植物体内磷转运子的研究进展

华中农业大学学报 2001年第5期20卷 506-510页

作者：段海燕徐芳森王运华华中农业大学微量元素研究室武汉430070

近年来 ,人们对植物营养的遗传背景有了不断深入的了解 ,特别是磷营养。这一领域的研究工作开展得较早 ,而且随着分子生物学的快速发展已深入到分子水平 ,其中关于植物磷转运子的报道特别多。笔者对其结构。

关键词：植物磷转运子研究进展结构功能鉴定基因表达组织特异性磷营养

小麦（Triticum aestivum L.）磷转运子编码cDNA的克隆及其功能研究

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小麦（Triticum aestivum L.）磷转运子编码cDNA的克隆及其功能研...

作者：曾雅娟福建师范大学

学位级别：硕士

根据已发表的磷转运子编码序列的保守区域设计引物，采用RT-PCR和RACE-PCR等方法从普通小麦(Triticum aestivum L.)根系cDNA中分离磷转运子编码cDNA片段，在GeneBank中进行同源性比较，并对已克隆的小麦磷转运子基因TaPT2进行Southern... 详细信息

根据已发表的磷转运子编码序列的保守区域设计引物，采用RT-PCR和RACE-PCR等方法从普通小麦(Triticum aestivum L.)根系cDNA中分离磷转运子编码cDNA片段，在GeneBank中进行同源性比较，并对已克隆的小麦磷转运子基因TaPT2进行Southern杂交分析和在酵母突变体中的功能互补分析。研究结果表明，TaPT2基因在小麦中为低拷贝基因，能在酵母突变体中实现功能互补，说明TaPT2的功能与酵母磷转运子编码基因PHO84相似，具有增强酵母吸收磷的作用。本研究目的在于探讨小麦中磷转运子编码序列的特征及其功能，从而为研究小麦耐低磷胁迫特性提供一定的信息，为最终利用基因工程原理和技术改良小麦等重要农作物耐低磷胁迫性奠定基础。

关键词：小麦磷转运子克隆功能互补分析

大豆根部特异表达的磷转运子基因GmPT4的功能分析

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大豆根部特异表达的磷转运子基因GmPT4的功能分析

作者：林志豪华南农业大学

学位级别：硕士

磷是植物正常生长所必需的营养元素。尽管大部分的土壤全磷含量都比较高,但磷很容易被土壤所固定,因此,其有效性较低,难以被植物直接吸收利用。大豆(Glycine max)是重要的经济作物,土壤有效磷缺乏制约了大豆的生长,影响其产量和质量。... 详细信息

磷是植物正常生长所必需的营养元素。尽管大部分的土壤全磷含量都比较高,但磷很容易被土壤所固定,因此,其有效性较低,难以被植物直接吸收利用。大豆(Glycine max)是重要的经济作物,土壤有效磷缺乏制约了大豆的生长,影响其产量和质量。根系是植物吸收养分的主要器官,而植物对外界磷的吸收和转运主要依赖于根系中的Pht1磷转运蛋白家族。因此,为了提高大豆的磷吸收效率,开展大豆Pht1磷转运子的研究显得非常重要。本研究首先比较了大豆测序品种威廉姆斯82和本校选育的磷高效大豆品系粤春03-3的磷效率,接着分析了大豆Pht1磷转运子家族基因对磷浓度变化的响应,筛选出根部特异的、对磷响应敏感的磷转运子Gm PTs,并进一步分析大豆磷转运子Gm PTs转录后磷酸化调控机制,在此基础上,对筛选出来的磷转运子Gm PT4进行相关的生理与分子试验,探讨其在大豆应对低磷环境过程中的功能。主要结果如下:1)水培条件下,低磷处理显著抑制了大豆的生长。和正常供磷相比,低磷条件下植株生物量和根系的生长受到抑制,受抑制程度随着处理时间的延长而增大。试验所用的两个品种大豆对磷的响应存在着基因型差异,粤春03-3对磷的吸收利用效率要优于威廉姆斯82。2)大豆Gm Pht1磷转运蛋白家族基因对短期磷浓度变化的响应。结果表明:大部分磷转运子在外界供磷浓度降低时会受到不同程度的诱导。其中Gm PT1受到诱导的程度最高、Gm PT4次之,其它的Gm PTs表达水平都相对较低;而Gm PT7与Gm PT13的表达量变化呈明显的上下波动,表明其变化可能与昼夜更替有关。另外,Gm PT4在缺磷条件下,表达量迅速上升,在缺磷36h时达到最大值,回补磷后其表达量迅速下降。Gm PT4的表达量随着外界磷浓度变化而变化,表明其可能是根部特异的磷响应敏感的磷转运子。3)高低磷处理条件下大豆Gm PTs在根不同部位的表达。结果表明:Gm PT1、Gm PT4、Gm PT7、Gm PT12、Gm PT13主要在低磷条件下的侧根表达,Gm PT2、Gm PT3、Gm PT6在低磷条件下的侧根和主根处都有表达,Gm PT5则主要在低磷条件下的主根表达,而Gm PT14在高磷条件下的侧根表达较高,Gm PT8、Gm PT9、Gm PT10在高低磷处理中植物各部位的表达差异不明显。4)对候选基因Gm PT4进行生物信息学分析,其含有12个保守的跨膜结构域,启动子区域含有1个P1BS和3个W-box元件。磷酸化位点预测分析表明其含有19个可能的磷酸化位点,其中第509位Ser(丝氨酸)和第514位Ser分值最高。亚细胞定位分析表明,Gm PT4定位于质膜上。Gm PT4启动子融合GUS染色分析表明,高磷条件下,Gm PT4主要在中柱表达,而低磷条件下,Gm PT4主要在表皮、皮层和中柱表达。5)酵母回补试验表明,Gm PT4及其点突变体能部分回补酵母突变体MB192高亲和磷转运功能;对Gm PT4可能的磷酸化位点进行点突变,将第509位Ser(丝氨酸)突变为Ala(丙氨酸),并不影响其功能及定位;而将第514位Ser突变为Ala时,Gm PT4的定位不发生改变,但在酵母回补实验中其磷吸收功能减弱,表明第514位Ser对于Gm PT4的功能起重要作用。6)高低磷处理Gm PT4转基因复合植株试验表明:过表达Gm PT4能增加大豆的生物量和磷含量,而干涉Gm PT4会导致大豆生物量和磷含量减少,说明Gm PT4在大豆磷吸收过程中起到重要的作用。

关键词：大豆磷转运子表达模式磷酸化点突变 GmPT4

植物Pht1家族磷转运子的分子生物学研究进展

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分子植物育种 2006年第2期4卷 153-159页

作者：杨存义刘灵沈宏严小龙华南农业大学植物营养遗传研究室根系生物学中心 510642 广州

植物磷转运子是植物磷营养中的重要蛋白之一。对植物磷转运子蛋白的拓扑结构、功能及其基因的调控和表达位点的研究,揭示了植物磷转运子各家族中各成员在磷代谢中的角色。植物磷转运子中Pht1家族是一类H2PO4-/H+共转运子,该家族主要成... 详细信息

植物磷转运子是植物磷营养中的重要蛋白之一。对植物磷转运子蛋白的拓扑结构、功能及其基因的调控和表达位点的研究,揭示了植物磷转运子各家族中各成员在磷代谢中的角色。植物磷转运子中Pht1家族是一类H2PO4-/H+共转运子,该家族主要成员在植物根系中负责磷的吸收、转运,其表达受磷调控,因此是研究得最为深入的植物磷转运子家族。本文总结了植物Pht1家族磷转运子的最新研究进展,讨论了植物磷转运、分配的分子机理,并指出今后研究的主要方向,为开拓改良植物磷效率的新思路提供依据。

关键词： Pht1家族磷转运子分子机制

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植物通过磷转运子吸收亚硒酸盐

农家致富顾问 2014年第1期 13-13页

近日，河南科技大学张联合课题组和中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才课题组通过遗传、分子、生理等手段发现，水稻中的亚硒酸盐是通过磷转运子吸收的。研究同时鉴定了一个具有很强转运亚硒酸盐特性的磷转运子，将编码该转运子的... 详细信息

近日，河南科技大学张联合课题组和中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才课题组通过遗传、分子、生理等手段发现，水稻中的亚硒酸盐是通过磷转运子吸收的。研究同时鉴定了一个具有很强转运亚硒酸盐特性的磷转运子，将编码该转运子的基因在水稻中过量表达可显著提高大米硒含量。

关键词：磷转运子亚硒酸盐吸收植物河南科技大学发育生物学中国科学院过量表达

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硫化氢提高水稻磷吸收转运的生理和分子机制

中国水稻科学 2019年第6期33卷 532-540页

作者：朱春权曹小闯朱练峰白志刚黄洁梁清铎金千瑜张均华中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室

【目的】低磷胁迫是限制水稻产量的主要因素之一。水稻淹水条件下产生,然而,H2S作为信号分子是否参与调节水稻响应缺磷胁迫还未可知。【方法】在正常磷和低磷条件下测定水稻H2S含量,揭示H2S在水稻响应缺磷胁迫中的作用。用2μmol/L H2S... 详细信息

【目的】低磷胁迫是限制水稻产量的主要因素之一。水稻淹水条件下产生,然而,H2S作为信号分子是否参与调节水稻响应缺磷胁迫还未可知。【方法】在正常磷和低磷条件下测定水稻H2S含量,揭示H2S在水稻响应缺磷胁迫中的作用。用2μmol/L H2S前体物质NaHS预处理水稻1 d,然后在加磷和低磷条件下培养6 d,测定水稻体内总磷含量、酸性磷酸酶活性、抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量、磷转运子基因表达以及根系构型变化,从而探究H2S参与调节水稻响应缺磷胁迫的生理和分子机制。【结论】低磷胁迫下,水稻根系和地上部H2S含量显著增加。Na HS预处理水稻显著增加低磷条件下水稻体内有效磷和总磷含量,提高根系酸性磷酸酶活性,提高抗氧化酶活性、木质部汁液磷含量和磷转运子基因表达水平,同时还改变水稻根系构型,增加总根长、总根表面积、总根体积和总根尖数,从而促进低磷条件下水稻对外界磷的吸收和转运,最终缓解缺磷胁迫。

关键词：水稻低磷胁迫硫化氢磷转运子根系构型

柱花草磷转运蛋白SgPT1的克隆和表达分析

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草业学报 2013年第4期22卷 187-196页

作者：孙丽莉陈志坚刘攀道廖红刘国道田江海南大学农学院中国热带农业科学院品种资源研究所海南儋州571737 华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室根系生物学研究中心广东广州510642

磷是植物生长所必需的大量元素。高亲和磷转运子是控制植物对磷吸收和转运的主要蛋白。本研究以磷高效的柱花草基因型TPRC2001-1为对象,首先建立低磷胁迫下TPRC2001-1根系全长cDNA文库。通过同源克隆的方法,首次克隆到编码柱花草高亲和... 详细信息

磷是植物生长所必需的大量元素。高亲和磷转运子是控制植物对磷吸收和转运的主要蛋白。本研究以磷高效的柱花草基因型TPRC2001-1为对象,首先建立低磷胁迫下TPRC2001-1根系全长cDNA文库。通过同源克隆的方法,首次克隆到编码柱花草高亲和磷转运蛋白的基因,SgPT1。该基因全长cDNA为1 994bp,编码538个氨基酸残基,蛋白分子量为59kD。SgPT1蛋白具有高亲和磷转运子的结构特点,即含有"6+6"跨膜结构。而且,定量PCR分析结果表明低磷胁迫显著促进SgPT1在根部的表达,表明该基因可能参与低磷胁迫下磷的吸收和转运的过程。总之,以上结果表明SgPT1的加强表达可能是TPRC2001-1适应低磷胁迫的分子机制之一,为进一步研究柱花草适应低磷的分子机制提供候选基因。

关键词：柱花草磷磷转运子同源克隆 SgPT1

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油茶Pht1;1基因克隆及其表达分析

植物遗传资源学报 2013年第3期14卷 512-517页

作者：周俊琴谭晓风袁军龙洪旭中南林业科技大学/经济林培育与保护教育部重点实验室长沙410004 北京林业大学北京100083

以油茶湘林4号为材料,通过RT-PCR和RACE的方法克隆出油茶磷酸转运子Pht1基因家族一个成员的全长cD-NA序列,命名为CoPht1;1(GenBank登录号:JX403969),通过实时定量PCR的方法检测了不同磷浓度下该基因在根系中的表达水平。结果表明:CoPht1... 详细信息

以油茶湘林4号为材料,通过RT-PCR和RACE的方法克隆出油茶磷酸转运子Pht1基因家族一个成员的全长cD-NA序列,命名为CoPht1;1(GenBank登录号:JX403969),通过实时定量PCR的方法检测了不同磷浓度下该基因在根系中的表达水平。结果表明:CoPht1;1 CDS长度为1626 bp,编码542个氨基酸,与其他物种的Pht1氨基酸序列具有较高的相似性,其中与夹竹桃科长春花的Pht1相似性最高,达到88%;蛋白质二级结构和拓扑结构预测表明,CoPht1;1具有跨膜蛋白的主要特征,与其他物种的Pht1具有一致性;实时定量RT-PCR结果表明,油茶Pht1基因的表达受低磷诱导,并在受磷胁迫处理(P浓度为0.1 mmol/L)15 d时表达量最高。

关键词：油茶 Pht1 1 磷转运子基因表达模式