水稻磷酸盐转运蛋白基因家族功能分析

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1、水稻磷酸盐转运蛋白基因家族的功能分析摘要磷是限制植物生长发育的重要营养元素之一。植物通过磷酸盐转运蛋白吸收、转运磷素营养。外界环境严重缺磷时，植物体通过诱导或增强磷转运蛋白基因的表达从而提高其对根际和共生菌根菌丝磷素的吸收和利用，同时外界环境中的其他一些因素也会影响磷转运蛋白基因的表达调控。水稻中磷转运蛋白基因(PT)是一个多基因的家族，这些家族的不同成员在水稻生长发育过程中或是在各种生理生化和代谢过程中起着不同的作用。对水稻磷转运蛋白基因家族的分析研究有助于我们深入了解各基因成员在水稻磷吸收和转运中的功能，以及磷信号转导和体内维持磷浓度平衡等方面的调控机制，同时也为创制磷高效水稻资源、培

2、育磷高效水稻品种提供了理论基础。本研究分为两部分内容：一是水稻磷转运蛋白家族基因的生物信息学分析，包括水稻中PT家族的成员，系统发育，模体以及蛋白质结构，基因上游2kb的顺式作用元件分析，OsPT家族成员在不同磷环境条件下以及不同激素处理后基因表达谱分析，通过Real．timePCR对部分芯片结果进行了验证；二是phtl家族中13个PT基因的超量表达载体以及2套抑制表达载体的构建、遗传转化，转基因植株的鉴定分析，为后续深入研究各基因的功能创制了遗传材料。研究的主要结果如下：1．生物信息学分析，水稻巾有26个磷转运蛋白基因，分别命名为OsPTI、OsPT2、OsP乃、OsPT4、OsPT5、

3、OsPT6、OsPT7、OsPT8、OsPT9、OsPTIO、oSPTll、osPTl2、OsPTl3、OsPTl4、OsPTl5、osPTl6、OsPTl7、OsPTl8、osPTl9、oSPT20、oSPT2l、osPT22、OsPT23、OsPT24、osPT25、osPT26o2．生物信息学分析发现26个磷转运蛋白都具有8个保守的motif,5．12个跨膜结构域，且大部分结构域都是保守的。3．基因上游2kb找到了237个可能的顺式作用元件，这些元件大部分是磷响应及胁迫相关的调控元件，例如PHO．1ike，TATA．box—like，PHRl，螺旋环螺旋元件等。4．OsPT基因家族成

4、员在三个水稻品种(明恢63，珍汕97，讪忧63)全生育期的27个组织中的全基因组j卷片表达谱分析。华中农业大学2012届硕士研究生学位论文5．OsPT基因家族在三个水稻品种(明恢63，珍汕97，讪忧63)经NAA、GA3和KT三种激素处理后的全基因组芯片表达谱分析。6．部分芯片结果经Real—time检测验证，表明了在正常生长条件下OsPT基因家族各成员具有不同的表达时空模式。OsPTll、OsPTl7、OsPT20在开花前一天的花蕊上优先表达，OsPT4、OsPTl3在抽穗后14天的剑叶期优先表达。7．水稻苗期用5种激素处理，用Real—time检测水稻PT基因家族中11个基因的表达量，

5、发现这些基因对不同的激素处理具有不同的响应模式，暗示了它们在磷信号转导或体内磷酸盐的转运方面具有不同功能。8．phtl家族中13个PT基因的超量表达载体以及2套抑制表达载体的构建、在日本晴受体品种中进行了遗传转化，各载体均获得10．60株左右的转化苗，对这些转基因植株进行了阳性鉴定、表达量检测，为后续深入研究各基因的功能创制了遗传材料。关键词：水稻；磷酸盐转运子；激素；分子运输；生物信息学；营养；基因表达水稻磷酸盐转运蛋白基因家族的功能分析AbstractPhosphorusisoneofthemostimportantnutrientswhichlimitplantgrowthandde

6、velopment．Inorganicphosphate(Pi)transportthroughplantmembranesismediatedbyanumberofPitransporterproteins．PlantsregulatetheexpressionofPitransportergenestoadaptlowavailablePenvironmentbyenhancingtheirabilitytoacquireandtransferPi．Otherfactorsintheexternalenvironmentwillalsoaffectthephosphatetranspo

7、rtergeneexpressionandregulation．Ricephosphatetransporterproteingene(尸Disamulti—genefamily,Differentmembersofthesefamiliesplaydifferentrolesinricegrowthanddevelopmentprocessorinavarietyofphysiologicalandbiochemica