谷子SiSPX9基因的克隆及耐低磷分析

　　

摘要：

目的 SPX基因家族在植物磷的信号感知、吸收和运输中发挥着重要的功能。探究SiSPX9在响应低磷胁迫过程中的功能，为解析谷子耐低磷机制提供理论依据。 方法 从谷子根中克隆SiSPX9，并对其进行生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR, RT-qPCR）分析SiSPX9在不同组织中的表达及不同低磷胁迫时长处理的表达模式。通过农杆菌介导的遗传转化法在拟南芥中异源表达SiSPX9，并对转基因植株进行低磷处理下发芽率、根长、根系表面积的检测。 结果 SiSPX9基因CDS全长759 bp，编码253个氨基酸，具有SPX家族特征保守结构域；蛋白质结构预测结果显示，其编码的蛋白质二级结构由68.38% α-螺旋、1.19% β-折叠、30.43%的延伸链构成，三级结构与二级结构相统一；通过同源进化分析发现，谷子SiSPX9与高粱和玉米相似性最高，在进化上属于同一分支。RT-qPCR分析结果表明，SiSPX9基因在各个组织的表达特征存在差异性，在根中表达量最高，在叶中表达量最低；在不同低磷胁迫时长处理下，SiSPX9随着低磷胁迫时间的增加表达量呈先上升后下降的趋势，在低磷胁迫12 h时其表达量达到最高值，是适磷处理的15.3倍。功能验证分析结果表明，在低磷胁迫下，野生型（Col-0）和SiSPX9过表达拟南芥株系的萌发率、根长和根系表面积均受到一定程度抑制，但SiSPX9过表达株系明显优于Col-0。 结论 SiSPX9过表达显著增强拟南芥在低磷胁迫下的萌发率和根系发育，表明其通过调控磷信号通路提升耐低磷胁迫的能力。