2.2.2几丁质处理对TaPT16表达量的影响 7

2.2.3禾顶囊壳小麦变种侵染对TaPT16表达量的影响 7

2.3 TaPT16基因的克隆 8

2.4TaPT16基因过表达载体构建 8

2.4.1 BP反应产物的鉴定 8

2.4.2 LR反应产物的鉴定 8

2.5转化苗阳性植株的验证 9

3.讨论与展望 9

参考文献 11

致谢 14

丛枝菌根诱导的小麦磷转运蛋白基因TaPT16的研究

引言

磷对细胞的生命活动具有重要意义。磷是细胞中核酸、磷脂、ATP等重要组成元素之一，在植物的光合作用、呼吸作用、大分子物质的代谢和基因表达调控中都具有重要作用[1]。土壤中的磷主要以有机态磷和无机态磷存在[2]，无机态磷只占很少的一部分。植物能利用吸收的磷主要是土壤中溶解的无机磷，植物正常生长所需的磷的含量为25mg/kg[3]，按此标准计算，在中国，约有67%的耕地处于缺磷状态[4]。小麦长期处于缺磷环境中会导致红苗，植株生长发育缓慢，千粒重降低，严重影响小麦产量。在实际农业生产中常施用速效磷肥来缓解土壤磷素胁迫，这是实现作物高产稳产的重要措施之一。然而，根据现有的磷矿以及磷矿开发速度，预计磷矿石资源在50～90年内有可能枯竭[5]。同时在施用磷肥过程中还存在一系列问题，如磷易与土壤中的金属离子形成难溶化合物，使植物无法吸收，造成浪费；未被植物吸收的磷流入水体，易导致水体富营养化，污染水体；磷肥的生产和施用还易造成重金属污染[ 6]。基于以上原因，如何培育磷高效的作物新品种一直成为研究热点。

植物对磷的吸收主要有两种途径：第一种为根毛细胞膜上依赖磷转运蛋白的逆浓度梯度的需能主动运输，另一种为植物与丛枝菌根共生，即利用共生菌根真菌的高效磷转运系统吸收磷[7]。依赖磷转运蛋白的主动运输为Pi/H+共转运系统，以H+-ATPase质子驱动力为动力，依靠质子化的磷酸根载体实现[8-10]。根据植物对磷吸收动力学研究发现，植物体内编码磷转运蛋白基因可分为两大类，即高亲和力系统和低亲和力系统[11]。克隆的Pht1家族大多为高亲和力系统,Pht1家族最早从酵母中发现[12]，利用序列同源性分析，相继在多种植物中克隆出了Pht1家族的磷转运蛋白基因。研究发现，其蛋白主要定位于植物根部细胞，参与直接从土壤吸收磷[13]；还有一小部分Pht1家族在茎、叶上也有表达，可能与植物体内磷的转运有关[14-15]。研究还发现，部分Pht1家族表达水平，受丛枝菌根的诱导调控 [16-18]。 

丛枝菌根是一类真菌与植物根系的共生体，在菌根共生关系中，真菌提供矿质元素和水分给寄主植物，而寄主植物给真菌提供碳水化合物等营养成分[19-20]。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhiza Fungi AMF)是内生真菌中分布最广的一类有益微生物，能与80 %的维管束植物形成共生关系[21-22] 。据研究表明，菌根对提高植物对矿质元素的吸收，尤其是对磷的吸收有明显的促进作用[19]，主要原因是在菌根真菌与植物的共生中，菌根能达到每立方厘米土壤100m，扩大了植物磷的吸收区域[22]；菌丝-土壤界面上真菌高亲和力的磷转运蛋白能高效吸收土壤环境中的磷酸盐，随后转运到植物体内，转运过程中，由于AM真菌菌丝中无隔膜，磷的转运速率能达到20mmol/h，而在植物中仅为2mmol/h，加快了磷的传输速率；同时丛枝菌根能诱导高亲和力的磷转运蛋白的表达，增加了磷的吸收效率。