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磷作为植物生长发育所必须的重要营养元素，是许多生物大分子和重要细胞器的组成成分，参与多种信号途径的调控，对农作物的生长发育和产量至关重要。
植物在长期的演化过程中获得了一系列复杂的机制来应对低磷胁迫，其中根系结构的改变（例如主根变短、侧根和根毛增加）是植物适应低磷逆境的重要途径。磷脂酶PLDζ2受低磷胁迫的显著诱导，其衍生物-重要信号分子磷脂酸(PA)可以通过调控下游蛋白的定位和活性影响植物的生长发育。生长素作为最重要的植物激素之一，对根系的形态建成至关重要，在低磷胁迫下根系生长素的含量和分布直接影响根系的发育。细胞分选蛋白(SNX1)可以通过PIN2调控生长素的极性运输参与到植物胁迫应答和形态建成。关于PA与SNX1如何调控低磷胁迫下植物根毛的发育尚缺乏研究，对这一精细调控分子机制的深入研究可为作物耐低磷分子育种提供新的思路和途径。
本课题研究发现小麦SNX1基因受低磷胁迫的显著调控，生物信息分析显示TaSNX1与AtSNX1存在明显的保守性。本研究以拟南芥为模式对低磷条件下根毛发育调控的系统分析，揭示了SNX1与PLD衍生物PA通过PIN2调控根毛发育的分子机制，并构建了AtPLDζ2过表达小麦株系。
主要研究结果如下:
1.小麦SNX1(TaSNX1)和拟南芥SNX1(AtSNX1)的蛋白序列高度同源，亚细胞定位上完全重叠;脂质体结合实验证明，TaSNX1和AtSNX1都可以和PA结合;酵母双杂实验证明TaSNX1和AtSNX1都可以通过自身互作形成同源二聚体发挥功能;拟南芥中异源表达TaSNX1，低磷胁迫下可以导致TaSNX1蛋白的积累，显示TaSNX1和AtSNX1在功能上具有保守性。
2.低磷胁迫下pin2突变体根毛的延伸受到抑制，根系的其它表型没有变化。AtSNX1过表达和snx1突变体低磷胁迫下包括根毛长度等在内的生理表型都没有变化，但是，用Wortmannin处理抑制SNX家族的蛋白功能，低磷胁迫下根毛的延伸受到抑制。同时对PLDζ2过表达和突变体表型分析，其根系形态在低磷胁迫下和野生型一致。在低磷胁迫下，用PLD2抑制剂特异性抑制PLDζ2酶活性会导致根毛的延伸受到抑制，根系的其它表型不变。综合以上结果证明PIN2、SNX1和PLDζ2共同参与根毛延伸的调控途径中。
3.利用脂质结合和脂质体免疫共沉淀证明，AtSNX1和PA体外结合，参与PA合成的PLD家族中只有PLDζ2受低磷胁迫诱导。
4.蛋白水平检测，在低磷胁迫下可以诱导AtSNX1在质膜上积累，PA合成抑制剂1-butanol处理或在pldζ2突变体引起AtSNX1质膜上积累减少。在正常磷条件下，PA处理或是PLDζ2-over材料引起AtSNX1在质膜上积累增加。
5.观察发现，低磷胁迫下抑制PIN2-GFP在液泡中降解。在低磷胁迫下，用PA合成抑制剂1-butanol处理或pldζ2突变体中会导致PIN2-GFP重新分配到液泡中降解，而在正常磷条件下，PA处理或PLDζ2-over过表达材料中PIN2-GFP的液泡降解受到抑制;
6.低磷胁迫下通过PA调控PIN2-GFP的降解依赖于SNX1的存在。在snx1突变体背景下，PA或是1-butanol处理，PIN2-GFP在液泡降解不发生变化。
7.低磷胁迫下SNX1和SNX2a的胞内循环不发生变化，而低磷胁迫条件下PIN2胞吞受到抑制，胞吐不变。表明低磷条件下SNX1与PA结合导致其在质膜上的积累，进而引起PIN2由质膜到液泡的分选运输受到抑制，最终影响生长紊分布和根毛延伸。
8.鉴于PLDζ2的衍生物PA作为信号分子在植物耐低磷适应性中发挥着重要作用，本研究构建了AtPLDζ2-over过表达小麦株系，获得了以14个不同小麦品种为受体的阳性株系，为后续研究和应用奠定基础。
本研究阐明了低磷条件下植物通过PA和SNXI结合调控PIN2液泡降解，进而影响根毛发育的分子机制。研究填补了植物低磷响应中磷脂信号到生长紊传递的关键环节，可为作物耐低磷分子育种提供新的思路和途径。
植物在长期的演化过程中获得了一系列复杂的机制来应对低磷胁迫，其中根系结构的改变（例如主根变短、侧根和根毛增加）是植物适应低磷逆境的重要途径。磷脂酶PLDζ2受低磷胁迫的显著诱导，其衍生物-重要信号分子磷脂酸(PA)可以通过调控下游蛋白的定位和活性影响植物的生长发育。生长素作为最重要的植物激素之一，对根系的形态建成至关重要，在低磷胁迫下根系生长素的含量和分布直接影响根系的发育。细胞分选蛋白(SNX1)可以通过PIN2调控生长素的极性运输参与到植物胁迫应答和形态建成。关于PA与SNX1如何调控低磷胁迫下植物根毛的发育尚缺乏研究，对这一精细调控分子机制的深入研究可为作物耐低磷分子育种提供新的思路和途径。
本课题研究发现小麦SNX1基因受低磷胁迫的显著调控，生物信息分析显示TaSNX1与AtSNX1存在明显的保守性。本研究以拟南芥为模式对低磷条件下根毛发育调控的系统分析，揭示了SNX1与PLD衍生物PA通过PIN2调控根毛发育的分子机制，并构建了AtPLDζ2过表达小麦株系。
主要研究结果如下:
1.小麦SNX1(TaSNX1)和拟南芥SNX1(AtSNX1)的蛋白序列高度同源，亚细胞定位上完全重叠;脂质体结合实验证明，TaSNX1和AtSNX1都可以和PA结合;酵母双杂实验证明TaSNX1和AtSNX1都可以通过自身互作形成同源二聚体发挥功能;拟南芥中异源表达TaSNX1，低磷胁迫下可以导致TaSNX1蛋白的积累，显示TaSNX1和AtSNX1在功能上具有保守性。
2.低磷胁迫下pin2突变体根毛的延伸受到抑制，根系的其它表型没有变化。AtSNX1过表达和snx1突变体低磷胁迫下包括根毛长度等在内的生理表型都没有变化，但是，用Wortmannin处理抑制SNX家族的蛋白功能，低磷胁迫下根毛的延伸受到抑制。同时对PLDζ2过表达和突变体表型分析，其根系形态在低磷胁迫下和野生型一致。在低磷胁迫下，用PLD2抑制剂特异性抑制PLDζ2酶活性会导致根毛的延伸受到抑制，根系的其它表型不变。综合以上结果证明PIN2、SNX1和PLDζ2共同参与根毛延伸的调控途径中。
3.利用脂质结合和脂质体免疫共沉淀证明，AtSNX1和PA体外结合，参与PA合成的PLD家族中只有PLDζ2受低磷胁迫诱导。
4.蛋白水平检测，在低磷胁迫下可以诱导AtSNX1在质膜上积累，PA合成抑制剂1-butanol处理或在pldζ2突变体引起AtSNX1质膜上积累减少。在正常磷条件下，PA处理或是PLDζ2-over材料引起AtSNX1在质膜上积累增加。
5.观察发现，低磷胁迫下抑制PIN2-GFP在液泡中降解。在低磷胁迫下，用PA合成抑制剂1-butanol处理或pldζ2突变体中会导致PIN2-GFP重新分配到液泡中降解，而在正常磷条件下，PA处理或PLDζ2-over过表达材料中PIN2-GFP的液泡降解受到抑制;
6.低磷胁迫下通过PA调控PIN2-GFP的降解依赖于SNX1的存在。在snx1突变体背景下，PA或是1-butanol处理，PIN2-GFP在液泡降解不发生变化。
7.低磷胁迫下SNX1和SNX2a的胞内循环不发生变化，而低磷胁迫条件下PIN2胞吞受到抑制，胞吐不变。表明低磷条件下SNX1与PA结合导致其在质膜上的积累，进而引起PIN2由质膜到液泡的分选运输受到抑制，最终影响生长紊分布和根毛延伸。
8.鉴于PLDζ2的衍生物PA作为信号分子在植物耐低磷适应性中发挥着重要作用，本研究构建了AtPLDζ2-over过表达小麦株系，获得了以14个不同小麦品种为受体的阳性株系，为后续研究和应用奠定基础。
本研究阐明了低磷条件下植物通过PA和SNXI结合调控PIN2液泡降解，进而影响根毛发育的分子机制。研究填补了植物低磷响应中磷脂信号到生长紊传递的关键环节，可为作物耐低磷分子育种提供新的思路和途径。