文档介绍：学科分类号(二级)遗传学
本科学生毕业论文

题目植物磷饥渴应答的遗传控制
研究进展
姓名
学号
院、系生命科学学院
专业应用生物教育
指导教师
职称(学历) 教授/硕士
植物磷饥渴应答的遗传控制研究进展
摘要:缺磷是限制植物生长、发育和繁殖的一个主要因素。在自然条件和农业生产中,植物往往在低溶性磷的土壤中生长。而植物可以通过增强土壤中营养的吸收以维持植物的生长、发育和代谢活动,以适应这种缺磷的环境。全面了解植物如何感知磷酸的缺乏并进行调节的,复杂的交互调节成为研究的热门。现已有一些关于磷酸缺乏应答的信号扮演者和信号系统的研究出现。新出现的研究数据证明复杂的交互调节阻碍了植物对Pi的利用,如缺磷时信号系统对激素、光合同化物(糖)和离子如铁的调节。本综述侧重于交互调节和缺磷反应的信号扮演者如SPX域蛋白。
关键词:磷;信号;spx;Fe;激素
正文:
一般植物的生长和繁殖都依赖器官对磷酸的利用。然而,许多自然和农业生态系统中,可利用的流动性磷酸的含量是十分低。为应付磷限制,植物进化出了维持磷动态平衡的机制,其中包含从土壤中获取磷酸、贮存、活化和对磷酸的有效利用(Poirier and Bucher, 2002)。基因芯片表达普(Calderon-Vazquez et al., 2008; Hammond et al., 2003; Misson et al., 2005; Morcuende et al., 2007; Uhde-Stone et al., 2003;Wu et al., 2003)、蛋白质组学方法(Li et al., 2008, 2007)、代谢产物分析(Morcuende et al., 2007)的研究显示植物会逐步形成适宜的新陈代谢方式和遗传变异。然而关于植物是如何感知磷的可用性和信号的传递,以及缺磷时最影响植物生长的决定性改变是什么都还不清楚。
植物体中的磷主要由根从土壤中获取。然后通过根表皮细胞的细胞膜、其他细胞的细胞膜和细胞器等一系列的转运运送到植物体内。在最近十年里与高等植物Pi转运蛋白相关基因已由几个基因扩大到了PHT2,PHT1,PHT4,PHT3家庭,其中包括参与Pi穿过细胞膜、线粒体、叶绿体和高尔基体相关蛋白质的编码基因(Cubero et al., 2009; Guo et al., 2008; Mudge et al., 2002; Poirier and Bucher, 2002; Versaw and Harrison, 2002).。在拟南芥中Pi从根到运送地的转运涉及到PHT同源性不同的PHO1家族的两个成员,分别为PHO1和PHO1H1(Hamburger et al., 2002; Stefanovic et al., 2007)。最近有关于磷酸转运蛋白功能和规律的详细资料已被提出(Chen et al., 2008; Raghothama and Karthikeyan, 2005; Rausch and Bucher, 2002; Smith et al., 2003)。
然而涉及磷饥渴基因表达的分子机制还尚不清楚,仅仅只有一部分影响磷饥渴诱变的转录因子被识别。这些转录因子包括PHR1(磷饥渴反应1) (Rubio et al., 2001),WRKY75 (Devaiah et al., 2007a),ZAT6 (Devaiah et al., 2007b),MYB62 (Devaiah et al., 2009), PTF1 (Yi et al., 2005), and BHLH32 (Chen et al., 2007)。来自肌动蛋白ARP6上的H2AZ组蛋白沉降产生的染色体变异跟磷缺乏有关的一些基因的激活联系起来
。最近一些有关维持磷稳态的机制的研究的出现,主要是在本地或长距离传递的特殊信号载体的发现。文献的新数据显示P稳态的控制因子与其他营养元素和调节分子存在复杂的关系,这些调节分子包括激素和光合产物。然而这些关系的生物学意义和分子学基础还不得而知,即使这对提高磷营养的利用有很大的价值。在植物中这一复杂的部分是目前农业生产中提高Pi利用的局限。各方面的关于Pi信号的研究在最近几年发表(Chiou, 2007;Doerner, 2008; Fanget al., 2009; Gojon et al., 2009; Lin et al., 2009; Liu et al., 2009; Rubio et al., 2009; oni and Abel, 2004)。在此综述中,我们总结近几年来在植物中的磷饥渴应答反应的研究进展,主要是根尖对Pi的感应和最新的调控因子包括miRNA、非编码RNA、编码蛋白质SPX域的基因和P