擬南芥磷饑餓不敏感突變體psi-1生理和遺傳特性的研究.pdf

1、磷是植物生長發(fā)育不可缺少的大量元素之一。植物在長期的進(jìn)化過程中形成了各種對磷營養(yǎng)缺乏的適應(yīng)性機(jī)制。其中根構(gòu)型的改變對于植物有效吸收和利用土壤中的磷具有重要作用。因此研究植物在磷脅迫環(huán)境下根構(gòu)型變化的分子機(jī)制，進(jìn)而對其進(jìn)行遺傳改良具有重大的理論與實(shí)際意義。目前對低磷條件下引起根構(gòu)型變化的生理、遺傳與分子機(jī)制知之甚少。本研究篩選到了一個(gè)對磷饑餓不敏感的擬南芥突變體(命名為psi-l：Phosphate starvation insensit

2、ivel)，并對該突變體的生理與遺傳機(jī)制進(jìn)行了研究，得到以下結(jié)論： 1．psi-l突變體對低磷脅迫不敏感。與野生型(Col)相比，psi-l突變體主根伸長受低磷(15μM Pi)抑制的程度大大降低；側(cè)根密度，根毛密度和長度受低磷誘導(dǎo)的程度明顯減弱；地上部花色素苷累積顯著減少，能保持相對穩(wěn)定和正常的主根尖細(xì)胞伸長與分裂。這些表型在突變體中是磷饑餓特異的。 2．對8DAG苗齡的psi-l突變體及野生型地上部和根部磷含量的測定

3、結(jié)果表明，在低磷下，psi-l突變體和野生型根部總磷和無機(jī)磷含量均沒有顯著差異，但在地上部，psi-l突變體總磷含量和無機(jī)磷含量都要顯著高于野生型。表明psi-l突變體在低磷脅迫下吸收Pi的能力較強(qiáng)。 3．通過對一系列磷饑餓誘導(dǎo)基因表達(dá)的研究發(fā)現(xiàn)，psi-l突變體對磷饑餓的響應(yīng)程度降低。 4．低磷脅迫時(shí)psi-l突變體保持生長素向主根根尖部位轉(zhuǎn)運(yùn)的能力比野生型強(qiáng)。但是，psi-l突變體與野生型對外源施加生長素的敏感性沒有

4、顯著差異。利用 DR5::GFP WOX5::IAAH轉(zhuǎn)基因株系研究表明，在低磷條件下，psi-l突變體比野生型能夠維持更高的生長素濃度可能并不是psi-l突變體在低磷條件下維持長根表型的原因。 5．在低磷脅迫下，psi-l突變體與Col回交以及與低磷下短根基因型Shahdara(Sha)， Wassilevskaja(WS)雜交的F<,1>株系根長表現(xiàn)為親本中間型，表明PSI-l是一個(gè)部分顯性基因。psi-l突變體與三個(gè)短根基

5、因型雜交F<,2>代分離均呈連續(xù)性的雙峰分布，且偏向于中、短根，說明psi-l突變體的長根表型是由單基因控制的。 6．利用psi-l突變體與Sha雜交獲得的F2群體進(jìn)行的QTL分析，檢測到了兩個(gè)與低磷調(diào)控根長相關(guān)的QTLs,分別在第一和第三條染色體上。利用psi-l突變體與Sha和WS雜交獲得的F2群體進(jìn)行圖位克隆分析，psi-l與第三條染色體上的LPR2等位。LPR2位點(diǎn)上的變異對擬南芥磷饑餓反應(yīng)具有重要的作用。LPRl的作用