大豆苹果酸酶及苹果酸合成酶基因家族成员对低磷胁迫的响应

• 作 者: 辛雯雯
• 出 处: 华南农业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 大豆 苹果酸酶 苹果酸合酶 磷的有效性 表达模式

磷是植物所必须的大量营养元素之一。然而大部分土壤中的磷因固定而难以被植物直接吸收利用,因此,低磷成为酸性土壤中限制作物生长的重要因素。苹果酸合成与分泌是作物耐低磷的机制之一。解析低磷调控作物苹果酸合成与分泌的生理与分子机制,对培育适应低磷土壤的作物品种具有重要的理论意义。苹果酸酶ME和苹果酸合酶MS在植物苹果酸代谢途径中行使重要的作用。本文测定了低磷胁迫对大豆不同部位苹果酸浓度及根系苹果酸分泌量的影响。同时利用生物信息学方法在大豆基因组数据库中鉴定到10个GmME基因家族成员和3个Gm MS基因家族成员,对其进行了生物信息学和表达模式分析。结果显示:1.低磷胁迫对大豆粤春03-3不同部位苹果酸浓度的影响不同。低磷明显增加了根系苹果酸浓度和根系苹果酸的分泌量。相反,低磷条件下,老叶的苹果酸浓度明显降低,而新叶的苹果酸浓度不受磷有效性的影响。2.大豆基因组序列分析显示,大豆共有3个Gm MS基因家族成员,分别位于进化树中的2个亚族。这三个Gm MS蛋白的保守基序和保守结构域均较为相似。定量PCR结果显示,低磷明显上调了Gm MS1在新叶中的表达量,但下调老叶和根系中该基因的表达水平。另外,低磷明显上调了Gm MS3在老叶的表达水平,但对其在新叶和根系的表达量没有明显的影响。3.在大豆基因组中鉴定到10个GmME基因家族成员,除了GmME5以外,其他成员的保守基序和保守结构域均较为相似。定量PCR结果显示,除GmME3在新叶以及GmME4在根系中的表达受低磷明显上调,而GmME6在老叶中的表达受低磷明显抑制外,低磷对其他GmME基因家族成员在各部位的表达水平均无明显影响。4.进一步分析磷有效性对GmME4表达模式的影响。结果显示该基因的表达量在低磷处理9和12天后,其根部的表达水平受低磷明显上调。另外,低磷处理12天后,GmME4在根部的表达量随着磷浓度的降低而逐渐减少;当外界磷浓度为5u M时其在根部的表达量最高。