水稻磷酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及功能分析

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1、全国植物分子育种研讨会摘要集水稻磷酸盐转运蛋白基因的克隆、表达及功能分析明凤1，2，张璇1，2，张佰隆1，2，路群1，2，王伟1，2(1．复旦大学生命科学学院遗传学研究所遗传工程国家重点实验室；2.复旦大学生命科学学院植物科学研究所上海20043)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

2、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的具体作用,进而人为调控增强水稻适应逆境。获得有知识产权主效目的基因，通过此基因定向改良品种，适应低磷养分逆境。本研究具有一定的理论与应用价值。初步研究结果为：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OsPT6:1），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

3、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

4、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。Cloning,expressionandfunctionofphosphatetransporterencodedgeneinOryzasativaL.165全国植物分子育种研讨会摘要集普通小麦低分子量谷蛋白亚基基因克隆与功能标记的开发王林海，何中虎*，夏先春**通讯作者，电话：010-82108

5、610，Email地址：zhhe@public3.bta.net.cn或xiaxianchun@caas.net.cn（中国农业科学院作物科学研究所，国家小麦改良中心，北京市中关村南大街12号，北京100081）麦谷蛋白对小麦的加工品质有着重要影响，低分子量麦谷蛋白（LMW-GS）是麦谷蛋白的重要组成部分，其编码基因主要位于Glu-3位点，分别由Glu-A3、Glu-B3和Glu-D3编码。十二烷基磺酸钠－聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）是鉴定LMW-GS的传统方法，但LMW-GS基因拷贝较多，分子

6、量与醇溶蛋白相近，在SDS-PAGE图谱上易与醇溶蛋白重叠在一起，因而难以区分。为建立快速、准确、有效的鉴别不同LMW-GS的分子标记辅助选择体系，本研究根据GenBank上注册的LMW-GS基因序列，通过比对分析，设计了Glu-B3基因特异性引物，通过PCR方法获得4个Glu-B3基因GluB3-1、GluB3-2、GluB3-3和GluB3-4，共17个等位变异，全部包含完整的编码区域。4个基因的推测氨基酸序列BP1、BP2、BP3和BP4均具有典型的LMW-GS基因特征，包括一个高度保守的含20个氨

7、基酸的信号肽区、含13个氨基酸的N末端保守区，其后是N末端重复区和C末端保守区，以及8个半胱氨酸残基。BP1、BP2和BP3的序列长度分别为343-360、369-370和392个氨基酸，分子量变化在-39.0kDa(BP1-5)至-44.6kDa(BP3-1)之间，它们的N-末端序列都是MENSHIP；BP3的序列长度为343-350个氨基酸，分子量为-39.0kDa(BP4-5)或-39.8kDa(BP4-1,BP4-2,BP4-3和BP4-4)，其N-末端序列为METSHIP。根据不同基因等位变异间

8、的差异，开发了10个能够区分Glu-B3a、b、c、d、e、f、g、h和i的功能标记，分别命名为gluB3a、gluB3b、gluB3c、gluB3d、gluB3e、gluB3g、gluB3h、gluB3i、gluB3fg和gluB3bef，其中，在区分Glu-B3f时，需要标记gluB3fg或gluB3bef与相关的标记组合起来应用。利用这10个标记对161份经SDS-PAGE鉴定的材料进行分析，结果表明，分子标记的检测结果