文档介绍：河南大学
硕士学位论文
低磷诱导拟南芥根际酸化缺失突变体的筛选及鉴定
姓名:谢俊燕
申请学位级别:硕士
专业:细胞生物学
指导教师:安国勇;宋纯鹏
2011-05
摘要
磷是植物体内重要物质的组成成分,参与植物细胞的多种生理过程。虽然土壤中磷
元素含量很高,但常形成难溶复合物,降低土壤磷营养的有效性,因此低磷胁迫是植物
生长发育过程常见的一种逆境。
在低磷条件下,植物根部可以分泌酸性物质使根际酸化,提高根际磷的溶解度,促
进植物对磷的吸收利用。但是植物是如何感知和转导低磷信号,促进植物发生根际酸化,
实现对磷营养高效吸收利用的信号调节机制至今还不十分清楚。分子生物学的快速发展
为我们深入认识低磷诱导根际酸化的分子机制、培育土壤磷高效作物新品系奠定了基
础。
溴甲酚紫是一种酸碱指示剂,其颜色在 ~ 之间由黄色逐渐变化到紫色。低
磷诱导的植物根际酸化可使根际 pH 降至以下的磷的最佳吸收酸度,该过程可通过
溴甲酚紫指示剂直观显示出来。本文通过观察含溴甲酚紫培养基颜色的变化,从约 2 万
株 T-DNA 插入拟南芥突变体库中筛选得到 200 棵低磷诱导根际酸化缺失的突变体。这
为我们从分子遗传学角度认识根际酸化调控磷营养吸收利用机制研究提供了材料。
我们选择低磷诱导拟南芥根际酸化缺失症状明显的突变体 p122 进行研究,结果表
明:低磷处理可使突变体 p122 的主根变短、侧根增多、根毛增加、叶片花青素积累等,
植株磷含量比 WT 低 25%~40%,这些缺磷特征可以稳定遗传。TAIL-PCR 检测分析表
明,两个 T-DNA 同时插入 P122 基因内部;从 SALK 得到的该基因插入突变体 p122M
也表现类似缺磷特征。生物信息学分析,基因 P122 定位于 1 号染色体,编码钙调素结
合蛋白;半定量 RT-PCR 实验结果表明,该基因可被低磷胁迫诱导表达。P122::GFP
融合蛋白显示 P122 蛋白定位于细胞核;GUS 染色结果分析,基因 P122 在植株叶片,
花,果荚等多种组织中表达。P122 基因的突变可部分抑制钙调素 CAM9、Ca2+与 H+交
换体 CAX3 及低磷胁迫转录因子 WRKY75 等基因的表达。提高培养基中 Ca2+浓度可以提
高 P122 突变植株对低磷胁迫的抗性。酵母双杂交实验表明,P122 蛋白与钙调素有互作。
因而推测,P122 蛋白可能通过胞内钙信号系统调节低磷诱导拟南芥根际酸化反应。我
们还构建了 P122 基因的超表达植株,有利于进一步研究基因的功能。

关键词:拟南芥,根际酸化,TAIL-PCR,低磷,钙调素
III
ABSTRACT
Phosphorus is one of the macronutrients essential for plant growth and development, phosphorus also
participates in many cellular processes. Though phosphorus is abundant in soil, it often forms insoluble
salts, which decrease the utilization efficiency of phosphorus. Therefore, low phosphorus is a kind of stress
for plants.
Under low phosphorus, plants can anic acids, which facilitate the breakdown of some
insoluble matters to release Pi for plants to absorb. However, how plants perceive low phosphorus signal
and transduct the signal is not clear. Rhizosphere acidification is plex physiological process, which is
regulated by a series of genes. The rapid development of molecular biology is beneficial to understand
rhizosphere acidification mechanism under low phosphorus, and thus provide the found