大豆G3PT家族基因的鉴定及表达分析

【作者】 徐舟； 赵静； 廖红；

【机构】 华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室,资源环境学院根系生物学研究中心；

【摘要】 土壤中有效磷的缺乏是限制作物生长的重要因素之一。植物可以通过调控体内磷转运子的时空表达来调控对磷的吸收和磷在体内的转运以适应低磷胁迫。甘油-3-磷酸转运子(Glycerol-3-phosphate transporter,G3PT)是一种甘油-3-磷酸/无机磷逆转运子,在大肠杆菌中首次发现。本研究通过大豆基因组数据库共鉴定出6个G3PT基因家族成员。系统发育关系分析显示这些基因可分为3个亚组,基因的基本特征在单子叶植物和双子叶植物分化之前就已经出现。染色体定位发现这些基因在大豆染色体上分布不均衡,9号染色体上分布着2个G3PT基因,而5、12、15和17号染色体上分别分布1个G3PT基因。氨基酸序列分析显示,大豆G3PT基因结构域在蛋白质问高度保守。跟大肠杆菌及拟南芥G3PT家族基因一样,大豆G3PT家族基因都含有12个跨膜Ot螺旋。实时荧光定量PCR结果表明,GmG3PTl和GmG3PT4在高磷条件下基本不表达,缺磷显著地诱导了它们在大豆根、茎、叶和花的表达,暗示了它们在大豆对缺磷反应中的重要作用。GmG3PT2主要在大豆茎和花中表达,GmG3PT3主要在根部表达,GmG3PT5主要在荚中表达,而GmG3PT6在叶、荚和种子里有较强的表达,缺磷则抑制了这些基因在相应表达部位的表达,暗示了这些基因在大豆各器官的生长发育上可能起着重要的作用。低磷条件下接种菌根真菌,显著提高了GmG3PT1、GmG3PT3和GmG3PT5在根部的表达,而在大豆与根瘤菌的共生系统中,GmG3PT1、GmG3PT3、GmG3PT4和GmG3PT5则在根瘤中有较强的表达,表明了大豆G3PT家族基因在大豆与微生物的共生系统中起着一定的作用,各基因在保持大豆体内磷平衡中有着不同的功能。综上所述,本研究系统分析了大豆G3PT家族基因的生物信息,报道了它们在大豆各部位的表达情况及对磷的反应,以及它们在大豆与菌根真菌及根瘤菌共生过程中的表达情况,为进一步研究这类基因的功能,挖掘它们在大豆耐低磷胁迫中的作用奠定了基础。更多还原