[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(1 μmol/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.
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