PDF《植物菌根共生磷酸盐转运蛋白 س》

中国生物工程杂志 C h i n aB i o t e c h n o l o g y ,

2 0

0 9 ,

2 9 (

1 2 ) :

1 0 8~

1 1

3 植物菌根共生磷酸盐转运蛋白 朱先灿1 ,

2 宋凤斌1 ( 1中国科学院东北地理与农业生态研究所 长春

1 3

0 0

1 2 2中国科学院研究生院 北京

1 0

0 0

4 9 ) 摘要 大多数植物能和丛枝菌根( a r b u s c u l a r m y c o r r h i z a ,A M) 真菌形成菌根共生体.

A M能够促 进植物对土壤中矿质营养的吸收, 尤其是磷的吸收.磷的吸收和转运由磷酸盐转运蛋白介导. 总结了植物 A M磷酸盐转运蛋白及其结构特征, 分析其分类及系统进化, 并综述了 A M磷酸盐转 运蛋白介导的磷的吸收和转运过程及其基因的表达调控.植物 A M磷酸盐转运蛋白属于 P h t 1家 族成员, 它不仅对磷的吸收和转运是必需的, 而且对 A M共生也至关重要, 为进一步了解菌根形成 的分子机理及信号转导途径提供了理论基础. 关键词 丛枝菌根 基因调控 磷酸盐转运蛋白 共生 中图分类号 Q

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5 收稿日期:

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0 1 修回日期:

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2 9 国家

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3 计划资助项目(

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7 ) 通讯作者, 电子信箱: z h u x i a n c a n @1

2 6 . c o m 丛枝菌根( a r b u s c u l a r m y c o r r h i z a ,A M) 是植物根系 和AM真菌形成的互惠共生体.A M广泛存在于自然 界中, 大约

7 0 % ~

9 0 %的陆生植物能和属于独立的球 囊菌门( G l o m e r o m y c o t a ) 的AM真菌形成这种共生关 系[

1 ,

2 ] .A M真菌和植物之间进行双向的营养交换. A M真菌从植物根部汲取碳水化合物完成其有性生活 史, 陆生植物中有超过

2 0 %的光合作用产物被 A M真 菌消耗;

反过来, 植物通过 A M真菌广泛的菌丝网络从 土壤中 吸取水分和矿质营养元素, 尤其是磷的吸收[

3 ,

4 ] .因此, A M共生对全球磷和碳素循环以及陆地 生态系统初级生产力具有重要的影响[

5 ] . 磷是植物生长发育不可缺少的大量营养元素之 一, 是植物的重要组成部分, 全磷含量约占植物干物质 量的

0 .

2 %左右, 同时又以多种方式参与植物体内各种 生理生化过程, 对促进植物的生长发育和新陈代谢起 着重要的作用[

6 ,

7 ] .植物中磷的吸收与转运是由磷酸 盐转运蛋白( p h o s p h a t et r a n s p o r t e r ) 介导, 在AM共生中 也不例外.目前, 已从多种植物中克隆得到了磷酸盐 转运蛋白基因并进行了功能分析.本文就植物菌根共 生磷酸盐转运蛋白的结构及其介导的磷的吸收和转运 以及基因的表达调控做一介绍.

1 植物菌根共生磷酸盐转运蛋白及其结构 特征 自从 R a u s c h等[

8 ] 从马铃薯中克隆到第一个植物 A M磷酸盐转运蛋白基因 S t P T 3后, 人们陆续从

1 1种 植物中克隆得到了

2 1个AM磷酸盐转运蛋白基因.其中, 在茄科植物中, 与菌根共生相关的磷酸盐转运蛋白 基因均有 3个, 而其它物种中只有 1个( 表1).这些基 因编码的蛋白大小相似, 分子量约为

5 6~

6 0 k D a , 氨基 酸序列长度为

5 2 0~

5 5

5 .我们也从玉米根系中分离得 到了 A M 磷酸盐转运蛋白基因的基因组 D N A序列 ( G e n B a n k 登录号: F J

5 7

7 2

4 8 ) , 发现在基因

3 ′ 末端有一 个包含

9 0 b p的内含子.同样, 在水稻 O s P T

1 1的相同 位置也含有一个小的内含子[