響應(yīng)低磷的大豆蛋白磷酸酶GmHAD1亞家族生化和功能分析.pdf

1、分類號(hào)：S565.1密級(jí)：碩士學(xué)位論文響應(yīng)低磷的大豆蛋白磷酸酶GmHAD1亞家族生化和功能分析莫小惠指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師：田江研究員學(xué)院名稱：學(xué)院名稱：農(nóng)學(xué)院專業(yè)名稱：專業(yè)名稱：植物營養(yǎng)學(xué)答辯委員會(huì)主席：答辯委員會(huì)主席：王秀榮研究員中國廣州2016年6月I摘要磷是植物生長發(fā)育所必需的大量元素之一，在植物的整個(gè)生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。由于自身的理化特性，土壤中的磷容易被固定而難以被作物直接吸收利用，導(dǎo)致我國大部分土壤，特別是南方酸性紅壤，

2、有效磷含量較低，已經(jīng)成為限制我國作物產(chǎn)量的主要因素之一。以往的研究表明，提高根系酸性磷酸酶活性是作物適應(yīng)低磷環(huán)境的重要機(jī)制之一。本研究以蛋白磷酸酶Highhalogenaciddehydrogenase1(HAD1)家族為研究對(duì)象，在大豆中克隆了GmHAD1亞家族的四個(gè)成員，并對(duì)GmHAD1亞家族成員進(jìn)行了表達(dá)模式分析、亞細(xì)胞定位分析和蛋白生化特性分析。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步選取在大豆葉和根受低磷處理顯著增強(qiáng)表達(dá)的GmHAD12為候選基因，

3、研究其控制大豆根系生長和磷吸收效率的生物學(xué)功能。主要研究結(jié)果如下：1）序列比對(duì)分析表明，大豆GmHAD1亞家族具有四個(gè)成員，即GmHAD12、GmHAD14、GmHAD16和GmHAD17。通過氨基酸序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)HAD1亞家族成員都具有HAD家族特有的三個(gè)保守結(jié)構(gòu)域，即位于N端的DxDx(TV)（保守域I）和含有一個(gè)保守的絲氨酸殘基（保守域II）、位于C端的K(x)1822(GDxxxD)（保守域III）。2）定量RTPCR分析表明大豆

4、GmHAD1亞家族成員的表達(dá)模式受到磷有效性的調(diào)控。低磷處理顯著增加GmHAD1亞家族成員在兩種大豆基因型的葉部和根部的表達(dá)，尤其是GmHAD12、GmHAD14和GmHAD17。它們?cè)诖蠖谷~部和根部的表達(dá)量均比正常磷處理?xiàng)l件下增加了10倍以上。而且，在低磷處理?xiàng)l件下，GmHAD17在磷高效的大豆基因型，BX10的葉部和根部的表達(dá)量比在磷低效大豆基因型，BD2的表達(dá)量高。3）通過煙草表皮細(xì)胞的瞬間表達(dá)系統(tǒng)，研究了GmHAD1亞家族成員的

5、亞細(xì)胞定位。結(jié)果顯示，GmHAD12、GmHAD14、GmHAD16和GmHAD17主要定位于細(xì)胞膜和細(xì)胞核。通過大腸桿菌異源表達(dá)系統(tǒng)，獲得了GmHAD12、GmHAD14、GmHAD16和GmHAD17融合GST的純化蛋白。底物特異性分析結(jié)果表明，GmHAD1亞家族成員對(duì)酸性磷酸酶底物（對(duì)硝基苯磷酸二鈉鹽）和磷酸化的氨基酸（磷酸化絲氨酸、磷酸化蘇氨酸、磷酸化酪氨酸）都具有水解酶活性，說明它們兼有酸性磷酸酶和蛋白磷酸酶的水解酶活性。其中