通過RNAi研究水稻磷轉運蛋白基因生理功能.pdf

1、作為單子葉模式植物的水稻基因組測序工作已經完成，水稻功能基因組學已成為水稻科研工作的重心。磷酸鹽轉運蛋白基因在缺磷條件下的強烈表達是水稻適應低磷脅迫的重要機制之一。與磷脅迫相關的磷酸鹽轉運蛋白基因的生理功能研究，可從分子水平上解釋水稻適應低磷脅迫的遺傳本質，為水稻對磷營養(yǎng)吸收轉運規(guī)律的發(fā)現、磷肥的科學施用以及水稻產量的維持和提高等提供理論依據。 本實驗以粳稻日本晴品種為實驗材料，通過RNAi分別創(chuàng)造水稻Pht1家族成員中兩個缺磷

2、強烈增強表達的基因，OsPT2和OsPT6的沉默突變體，并以沉默效果顯著的轉基因株系為供試對象進行目標基因的生理功能分析。測定了磷脅迫條件下目標基因的沉默情況，同位素32p示蹤吸收情況，Pht1家族大部分基因成員的表達情況，植株干重，植株總磷吸收量，根系形態(tài)，種子發(fā)芽率等指標，以研究OsPT2和OsPT6基因在水稻磷營養(yǎng)吸收和轉運方面的功能。所獲得的主要結果如下： 以pTCK303為原初載體構建RNAi表達載體的水稻轉基因可以導

3、致轉基因株系目標基因OsPT2和OsPT6的不完全沉默。不同株系基因沉默程度不一，在缺磷處理條件下，被選作研究材料的兩個OsPT2沉默株系r2-1和r2-2，地下部目標基因的沉默程度分別為78.2％和25.7％；地上部目標基因的沉默程度分別41.2％和22.7％。三個OsPT6沉默株系r6-1、r6-2和r6-3，地下部目標基因的沉默程度分別為85.3％、77.5％和45.5％；地上部目標基因的沉默程度分別73.9％、70.1％和71.

4、4％。 OsPT2或OsPT6基因的沉默同時影響了同家族其他基因的表達。在缺磷處理條件下，OsPT2的沉默突變體中，以r2-1為例，地下部OsPT1、OsPT6、OsPT8、OsPT12基因的表達均有不同程度的降低，OsPT3、OsPT4、OsPT5、OsPT7、OsPT9、OsPT10基因表達均有不同程度的上升；地上部OsPT1、OsPT5、OsPT6、OsPT7、OsPT9基因的表達均有不同程度的降低，OsPT3、OsPT

5、4、OsPT8、OsPT10、OsPT12基因表達均有不同程度的上升。在OsPT6的沉默突變體中，以r6-1為例，地下部OsPT1、OsPT2、OsPT3、OsPT5、OsPT7、OsPT8、OsPT9、OsPT12基因的表達均有不同程度的降低，OsPT4、OsPT10基因表達有不同程度的上升；地上部OsPT1、OsPT2、OsPT3、OsPT4、OsPT5、OsPT7、OsPT8、OsPT9、OsPT12基因的表達均有不同程度的降低，

6、只有OsPT10基因表達有微弱的上升。 OsPT2或OsPT6基因的沉默都會造成低磷條件下水稻植株干重、植株總吸磷量、總根長、根系總表面積、根系體積、根尖數等指標不同程度的降低。此外，OsPT6基因高效沉默株系r6-1的種子發(fā)芽率和種子發(fā)芽速率顯著低于野生型。 綜合全文的研究內容可得到以下結論： 以pTCK303為原初載體的RNAi表達載體構建，能對目標基因實現有效沉默，顯著降低目標基因的表達量，但沉默效果不完

7、全。 OsPT2或OsPT6的有效沉默會造成同家族其他磷轉運蛋白成員表達量的變化，預示著OsPT2和OsPT6基因與Pht1家族其他成員之間可能存在著功能互作效應。 OsPT2或OsPT6的有效沉默會顯著降低低磷條件下水稻植株干重和植株總吸磷量，說明OsPT2和OsPT6在低磷條件下維持水稻植株正常生長和磷吸收、轉運方面起著十分重要的作用。 OsPT2或OsPT6基因的有效沉默會引起低磷脅迫條件下水稻根系總