我国有2/3的耕地缺磷,尤以南方酸性土壤缺磷为重,我国最主要的粮食作物水稻,90%播种面积分布于南方地区.磷素短缺限制了产量,加上与日俱增的人口与粮食危机,提高水稻产量势在必行.低磷下根系磷酸盐转运蛋白表达强弱与耐逆性有很大的相关.本研究力求对磷胁迫下与磷酸盐吸收有关的主效基因进行分离,在获得此编码磷酸盐转运蛋白基因的全序列基础上,对其功能、表达与调控等方面进行研究,以明确该基因在植物耐低磷反应中
在国家青年自然基金项目的资助下,本研究取得了如下结果建立了滴度为2?108pfu/ml水稻京系17的扩增文库;分离并登录了水稻磷酸盐转运蛋白编码基因的ORF区(OrLPT1,后命名为OsPT61),在水稻基因组中以多基因家族存在。在器官水平上为组成型表达模式,根系与叶片都有表达,根系具有较明显的磷素依赖型增进表达,并随着磷素处理时间与恢复供磷表达发生明显的变化。组织水平上,缺磷处理的叶片中的表达信号主要集中在叶肉细胞、维管束和木质部薄壁组织细胞中;在正常磷素供给下,仅表达在木质部薄壁组织细胞中;对于根系,缺磷处理下表达信号多集中在表皮与皮层,而在正常培养下,只有微弱的表达信号。该基因的表达方式说明了此基因可能参与根系的吸收与叶片的磷素转移功能。通过同源重组方法将目的基因转化到野生酵母菌株、功能互补酵母突变体;农杆菌侵染方法转化到水稻愈伤组织中,目的基因表达蛋白均促进了宿主对磷素的吸收能力。通过本项目的研究,对其功能、表达与调控等方面进行了揭示,明确该基因在植物耐低磷反应中的具体作用,是理论研究基础的创新。通过此基因定向改良品种,适应低磷养分逆境,将会有广阔的应用前景。