文献类型： 中文期刊

作者： 毛琳琳 ¹ ; 朱瑞利 ¹ ; 易可可 ¹ ; 段志龙 ² ; 王秀斌 ¹ ; 周卫 ¹ ; 孙静文 ¹ ;

作者机构： 1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室

2.陕西省延安市农业科学研究所

关键词： 毛叶苕子;磷饥饿响应因子;转录因子;低磷胁迫

期刊名称： 植物营养与肥料学报

ISSN： 1008-505X

年卷期： 2023 年 001 期

页码： 97-108

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】磷饥饿响应因子PHR （phosphate starvation response）在植物根系发育和磷养分吸收中起重要作用，本研究主要阐明毛叶苕子VvPHR1基因生物学功能，为培育磷高效型绿肥作物提供理论依据。【方法】通过转录组测序获得毛叶苕子VvPHR1基因序列。采用酵母单杂交方法验证VvPHR1基因的转录激活功能，构建其过表达载体，利用花粉管通道法分别遗传转化野生型和突变体（Atphr1）拟南芥，获得超量表达VvPHR1基因和突变体功能回补转基因材料。对正常磷（1 mmol/L Pi）和低磷（1μmol/L Pi）的培养基中生长30天的拟南芥取样，采用实时荧光定量PCR对野生型和转基因拟南芥中VvPHR1及下游磷转运基因的表达进行分析，并对转基因材料进行表型分析，测定其主根长、鲜重、总磷及无机磷（phosphate,Pi）含量。【结果】毛叶苕子转录组中有13个PHR基因，转录本129590、96227、120424与拟南芥的PHR1相似度最高，其中转录本120424在低磷诱导下表达量最高，将该转录本命名为VvPHR1基因。该基因cDNA全长1008 bp，编码335个氨基酸，推测编码蛋白的分子量为36.5 KD，等电点为6.04。系统发育树构建结果显示，该基因与蒺藜苜蓿和大豆PHR1基因的亲缘关系较近。亚细胞定位分析表明，VvPHR1基因定位在细胞核中。酵母单杂交结果显示，VvPHR1基因在酵母细胞中具有转录激活活性，能够激活下游报告基因表达。实时荧光定量PCR结果显示，与野生型相比，低磷胁迫下转VvPHR1基因拟南芥中VvPHR1基因及其下游调控的磷转运蛋白基因的表达量均显著上调。进一步研究转VvPHR1基因植株表型发现，在正常磷培养基中，野生型与转VvPHR1基因型拟南芥，以及突变体与突变体回补型拟南芥之间植株长势、主根长、全磷和无机磷含量均无显著差异；而在低磷培养基中，转VvPHR1基因拟南芥与野生型及突变体回补型拟南芥与突变体相比，主根更长，且植株全磷和无机磷含量均显著增加。【结论】毛叶苕子VvPHR1基因定位在细胞核中且具有转录自激活活性，具有转录因子的功能特征。在低磷条件下，VvPHR1基因在转基因拟南芥的表达显著上调，能够促进根系伸长和增加植株对磷吸收，与拟南芥AtPHR1基因有相似的功能。