摘要：丛枝菌根真菌可与大多数植物形成共生关系，促进植物对土壤中矿质营养元素的吸收,尤其是磷素的吸收。为创制磷高效的小麦品种，本文旨在挖掘丛枝菌根特异的小麦磷转运蛋白，并对其进行表达分析。本试验选用周麦26为材料，对其进行不同磷浓度及菌根处理，采用实时定量PCR技术对小麦磷转运蛋白基因的表达量进行分析，获得了新的菌根特异的小麦磷转运蛋白TaPT13、TaPT14和TaPT15。同时对其进行病原菌接种分析，结果发现TaPT13、TaPT14和TaPT15参与了病原菌的互作，可能在植物抗病反应中起一定的作用。本研究为培育磷高效利用的小麦新品种提供了基因资源。

关键词：丛枝菌根；共生关系；磷转运蛋白；互作

Study of Arbuscular Mycorrhizal Inducing Phosphate Transporter Proteins in Wheat

Abstract: The arbuscular mycorrhizal fungi can form a symbiotic relationship with most plants, and promote the absorption of mineral nutrients in soil, especially the absorption of phosphorus. In order to create a highly efficient wheat variety, the aim of this paper is to explore the specific wheat phosphate transporter proteins, and to analyze their expression patterns. Zhoumai 26 was selected as the material, and the different phosphorus concentration and mycorrhizal treatment were used to treat the material. The results of real-time quantitative PCR revealed that three new arbuscular mycorrhizal induced wheat phosphate transporter protein TaPT13, TaPT14 and TaPT15 were obtained in the research. Meanwhile, TaPT13, TaPT14 and TaPT15 were involved in the interaction of pathogens and plants, which might play roles in the plant disease resistance. This study provided genetic resources for the cultivation of new wheat cultivars with high phosphorus efficiency.

Key words: Arbuscular Mycorrhizal; Symbiotic Relationship; Phosphate Transporter; Interaction

目录

摘要 1

Abstract. 1

引言 1

1材料与方法 3

1.1材料与仪器 3

1.1.1实验材料及菌种 3

1.1.2主要药品及仪器 3

1.2实验方法 3

1.2.1丛枝菌根处理 3

1.2.2半活体寄生真菌处理 4

1.2.3腐生真菌处理 4

1.3RNA提取及反转录 4

1.4实时定量PCR扩增 4

2结果与分析 5

2.1各种处理样品的RNA提取 5

2.2REAL-TIMEPCR检测表达量变化 5

2.2.1GM和GV两种丛枝菌根处理后分析结果 5

2.2.2麦根腐平脐蠕胞处理后分析结果 6

2.2.3禾顶囊壳小麦变种处理后分析结果 7

3讨论与展望 8

参考文献 9

致谢 11

丛枝菌根特异的小麦磷转运蛋白的表达研究

引言

小麦是一种在世界各地广泛种植的重要的粮食作物，全世界有40%左右的人以小麦为主要粮食[1]。小麦产量的高低对人类的生活水平至关重要。众所周知，磷元素是小麦生长不可或缺的营养元素之一。

在植物体内，磷元素是核酸、磷脂和ATP等的组成成分，对细胞的生长和增殖起重要作用[2]；磷还参与植物生命过程的光合作用和呼吸作用，糖类的利用和能量的传递过程[3-4]。在地球上，磷矿是一种不可再生资源，统计显示，20世纪全球每年所消耗磷肥(以P2O5计算)可达4000×104t[5]。进入21世纪后，对磷肥的需求量逐年上升，预测全球磷素资源能再用70年[6]。然而，每年大量施用磷肥，但利用率却不高，造成环境污染严重，如土壤中磷素的流失进入水体导致水体的富营养化，生产及施用磷肥过程中也往往带来重金属污染等问题[7]。因此，提高小麦对磷元素的高效利用的研究具有重要的理论意义和应用价值。

植物对磷的吸收主要有以下两种途径：一种是依靠植物根系细胞膜上的磷转运蛋白吸收和转运到体内的。另一种为植物与丛枝菌根真菌共生，即利用共生菌根真菌的高效磷转运系统吸收磷素[8-9]。根据植物对磷素吸收动力学研究发现，植物体内磷转运蛋白可分为高亲和力系统和低亲和力系统两类[10]。Pht1家族基因大多为高亲和力系统，Pht1家族最早从酵母中发现[11]，近年来，利用序列同源性分析，Pht1家族的磷转运蛋白基因及其分子特征和生物学功能的研究，已在多种植物中相继报道。研究发现，其蛋白主要定位于植物根部组织[12]，直接参与从土壤吸收磷；还有一小部分Pht1家族在茎、叶上表达，可能与植物体内磷的吸收和转运有关[13-14]。研究还发现，部分Pht1家族基因受丛枝菌根特异调控表达[15-17]。