玉米紫色酸性磷酸酶(PAPs)基因家族的鉴定与低磷响应特征

合集下载

玉米应答低磷胁迫机制研究进展

玉米应答低磷胁迫机制研究进展玉米是世界上最重要的粮食作物之一，其生长发育过程中面临着各种各样的环境胁迫，其中磷胁迫是影响玉米生长和产量的重要因素之一。

随着对磷胁迫机制的深入研究，人们对玉米应对低磷胁迫的机制也有了更深入的了解。

本文将对玉米应对低磷胁迫机制的研究进展进行综述，并展望未来在该领域的研究方向和挑战。

一、玉米对磷的需求和吸收磷是植物生长发育过程中不可缺少的营养元素之一，它参与到植物的能量代谢、DNA合成、酶的活化等重要生物学过程中。

在玉米生长过程中，磷的需求量较大，尤其是在幼苗期和抽穗期，对磷的需求更为显著。

大部分土壤中的磷以无机形式存在，不易被植物吸收利用。

磷胁迫严重影响着玉米的生长和产量。

玉米对磷的吸收主要通过根系进行，而磷在土壤中的有效性则受到土壤pH值、有机质含量、磷的形态等多种因素的影响。

提高土壤中磷的有效性，增强玉米对磷的吸收能力，对于玉米的生长和产量具有重要意义。

二、玉米应对低磷胁迫的生理和分子机制1. 根系对低磷胁迫的响应在低磷胁迫条件下，玉米根系会产生一系列生理和形态上的变化，以增加对磷的吸收能力。

首先是根系的生长受到抑制，根系长度减短，分生区活跃度降低，表观根密度增加，这些变化有助于减少根系与土壤中磷的接触面积，从而提高磷的吸收效率。

其次是根系分泌相关物质的增加，如根际酸和碱性磷酸酶等，这些物质可溶解土壤中的磷，使其转化为可被植物吸收的形态。

2. 植株生长和养分转运受到影响低磷胁迫会导致玉米植株的生长受到抑制，主要表现为植株高度减小、叶片发育受阻、叶绿素含量降低等。

磷的吸收和转运也会受到影响，主要体现在磷的吸收速率和根系对磷的吸收能力的提高。

植株在低磷胁迫条件下，会调整磷的分配，优先满足新生组织对磷的需求，从而维持植株基本代谢的进行。

3. 分子机制的响应随着分子生物学和生物技术的发展，人们对玉米应对低磷胁迫的分子机制也有了更深入的了解。

一些研究表明，在低磷胁迫条件下，一些基因会被特异性激活，从而启动一系列信号传导途径和代谢途径，以帮助植物应对磷胁迫。

500余份玉米自交系根系低磷响应特征分析与农艺经济性状鉴定.doc

500余份玉米自交系根系低磷响应特征分析与农艺经济性状鉴定玉米磷高效育种是建立在掌握优良耐低磷种质资源基础之上的,因此对玉米耐低磷种质资源的筛选是进行遗传研究或养分高效育种的前提,也是整个实验的关键之一。

根系是玉米生长发育摄入所需养分的主要器官,根系适应能力不仅决定着磷的供应强度和有效性,进而影响磷的利用效率和作物生产力,由此选育具养分高效吸收利用根系的新种质,是提高土壤养分资源利用效率的有效措施。

玉米种质资源是选育新品种的物质基础,而种质遗传基础狭窄是玉米育种难以取得突破性进展的重要原因。

我国有丰富的玉米地方种质资源,地方种质大约占90%,但玉米育种研究者利用的地方种质资源却不到3%,研究开发和利用还非常不够；热带、亚热带玉米种质中蕴藏着丰富的优良适应类型,主要是品质,抗病,抗倒伏,持绿期长等特性良好,是利用外来种质资源的主要方向之一。

本研究以CIMMYT.美国来源和国内北方骨干系共计524份大规模自交系为实验材料,分析其低磷营养响应特征的差异和低磷胁迫下各自交系的苗期根系形态生理机制,探讨玉米低磷响应种质的筛选指标。

同时,在四川和云南进行种植,并对其主要农艺、经济性状进行鉴定,结合根系性状与农艺经济性状综合分析,为发掘利用耐低磷玉米地方种质奠定理论基础,并从个体形态水平上评价供试材料的遗传多样性以及筛选具有重要育种目标性状的基因型,旨在为育种实践提供更广泛的种质资源利用途径。

主要研究结果如下：1.通过苗期低磷胁迫实验发现缺磷条件下根系形态的响应规律,其变化程度大小依次为：根冠比>最长根长>分支数>总根长>根尖数>交叉点>根面积>根体积。

2.定义根冠比和最长根长的变化率为低磷响应系数,将其与产量相结合综合筛选出以CY72、DAN598等为代表的118个磷高效材料。

3.以与重点根系性状呈显著性正相关的6个农艺性状为筛选指标,筛选出以(CML-28)-B、(CML-431)-B等为代表的各60个磷胁迫极端材料。

玉米耐受低磷胁迫的分子机制研究进展

玉米耐受低磷胁迫的分子机制研究进展王开;李文学【摘要】Maize is not only a worldwide food and feed crop but also is an important raw material for energy production and many other industrial applications. However,maize yield and quanlity are frequently threatened by phosphorus(P)limitation. The performance of high-throughput sequencing and the progress of omics in plants have shed light on the molecular machnisms of maize tolerance to low-P deficiency. In this review,we concentrates the present progresses of the molecular mechanisms of low-P tolerace in maize,especially on P deficiency induced genes,omics and QTL mapping. This would be useful for improving low-P tolerance of maize varieties.%玉米是我国重要的粮食、饲料及生物能源作物，低磷胁迫严重影响其品质和产量。

近年来，随着高通量测序技术的成熟及组学的发展，关于玉米耐受低磷胁迫的分子机制研究取得了一定进展。

主要从玉米耐受磷胁迫相关基因的发掘、组学在研究玉米耐受低磷胁迫中的应用及 QTL 定位3个方面对玉米耐受低磷胁迫分子机制的研究进展进行了综述，以期为筛选、培育磷高效玉米种质提供理论参考。

玉米苗期耐低磷基因型的筛选与鉴定

苗期田间植株缺素症状调查参照刘向声的方法与划分标准并做适当改动。在雅安试验点从４月２７日开始每隔１０ｄ进行一次苗情调查。根据叶片表现出的缺素程度和植株的长势把植株缺素症状划分为５级（表２）。
表２苗期植株缺素症状等级划分Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｇｒａｄｅｄｉｖｉｄｅｄｏｆｌａｃｋｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｓｙｍｐｔｏｍｓ
收稿日期：２００５－１１－１６基金项目：国家科技攻关计划子项目（２００４ＢＡ５２５Ｂ０４－１５）、四川教育
厅重点科研项目作者简介：张吉海（１９６９－），男，四川江安人，在读硕士，研究方向：玉
米遗传育ａｉｌ：ｚｊｈｓ１０＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ潘光堂为本文通讯作者。Ｅ－ｍａｉｌ：ｐａｎｇｔ＠ｓｉｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎＴｅｌ：１３６０８２６９３３１０８３５－２８８２７１４
磷是植物必需的三大矿质营养元素之一，在植物的生长发育过程中有着不可替代的作用。全世界１３．１９亿ｈｍ２的耕地中大约有４３％缺磷，我国１．０７亿ｈｍ２农田中大约有２／３缺磷。由于磷的特殊理化性质，施入土壤中的有效磷大部分被固定为作物难以吸收的无效态磷。施用磷肥的当季利用率只有
ＳｃｒｅｅｎｉｎｇａｎｄＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｎＭａｉｚｅＩｎｂｒｅｄＬｉｎｅｓｗｉｔｈＴｏｌｅｒａｎｃｅｔｏＬｏｗ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓＳｔｒｅｓｓａｔＳｅｅｄｌｉｎｇＳｔａｇｅ
ＺＨＡＮＧＪｉ－ｈａｉ，ＧＡＯＳｈｉ－ｂｉｎ，ＰＡＮＧｕａｎｇ－ｔａｎｇ（ＭａｉｚｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｉｃｈｕａｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＳｉｃｈｕａｎＹａ′ａｎ６２５０１４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：７６ｍａｉｚｅｉｎｂｒｅｄｌｉｎｅｓｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｆｏｒｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏｌｏｗ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎｔｗｏｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｆＳｉｃｈｕａｎｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｔｈｅｍｅａｎｓ，ｖａｒｉａｔｉｏｎｒａｎｇｅ，ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏｌｏｗｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎｓｏｍｅｂｉｏ－ｌｏｇｉｃａｌｔｒａｉｔｓａｔｓｅｅｄｌｉｎｇｓｔａｇｅａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｒａｉｔｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｒｅｌａｔｉｖｅｂｉｏｍａｓｓ，ｒｅｌａｔｉｖｅｐｌａｎｔｈｅｉｇｈｔ，ｒｅｌａｔｉｖｅｓｔｅｍｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｒｅｌａｔｉｖｅｎｕｍｂｅｒｏｆＰ－ｄｅｆｉｃｉｅｎｔｌｅａｖｅｓｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄａｓｉｎ－ｄｅｘｅｓｏｆｓｃｒｅｅｎｉｎｇｍａｉｚｅｉｎｂｒｅｄｌｉｎｅｓｗｉｔｈｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏｌｏｗ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｂｏｖｅｉｎｄｅｘｅｓ，５ｍａｉｚｅｉｎｂｒｅｄｌｉｎｅｓ（１７８，ＲＰ１２５，９９Ｓ２０５２－１，９９Ｓ２０５２－２ａｎｄ９８０９－１）ｗｅｒｅｔｙｐｉｃａｌｇｅｎｏｔｙｐｅｓｗｉｔｈｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏｌｏｗ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，３６ｍａｉｚｅｉｎｂｒｅｄｌｉｎｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇ９７９２－１，Ｚｈｅｎｇ５８ａｎｄ９５０８Ｂｗｅｒｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｌｏｗ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｓｔｒｅｓｓ，ｗｈｉｌｅ１５ｉｎｂｒｅｄｌｉｎｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇ９９Ｓ２０５２，２３９６，３１６１５８，Ｊｉ８４２ａｎｄ２０ＦＳ２０７ｓｈｏｗｅｄｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｓｃｒｅｅｎｉｎｇａｎｄｉｄｅｎ－ｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｌｏｗ－ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｗａｓａｌｓｏｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｉｚｅ；Ｔｏｌｅｒａｎｃｅｔｏｌｏｗｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｓｔｒｅｓｓ；Ｇｅｎｏｔｙｐｅｓｃｒｅｅｎｉｎｇ

低磷胁迫下玉米苗期性状遗传分析及根系3D构型响应特征

低磷胁迫下玉米苗期性状遗传分析及根系3D构型响应特征近年来，随着全球农业的发展和人口的增加，对粮食作物的需求也越来越高。

然而，农业生产中面临的一个重要问题是土壤中营养元素的不足。

磷是植物生长和发育所必需的重要营养元素之一，但在许多农田中，土壤中磷的含量往往较低，从而影响了作物的生长和产量。

玉米作为世界上最重要的粮食作物之一，其生长和发育受土壤中磷含量的限制尤为明显。

为了解决这个问题，科学家们进行了一项研究，通过对低磷胁迫下玉米苗期性状的遗传分析和根系的3D构型响应特征的研究，希望能够找到适应低磷环境的玉米品种。

研究中，科学家们首先选择了一批对低磷胁迫敏感的玉米材料，然后进行了一系列的实验。

通过对这些材料进行遗传分析，他们发现了一些与低磷胁迫相关的基因。

这些基因在玉米苗期的根系发育、叶片形态和生长速度等方面发挥着重要作用。

通过进一步研究，科学家们发现，一些基因的表达水平在低磷环境下会显著增加，这可能是玉米在低磷环境中适应的一种策略。

此外，科学家们还利用三维重建技术，对低磷胁迫下玉米根系的构型进行了分析。

他们发现，在低磷环境下，玉米根系的根长、根数和根系密度等性状都发生了变化。

根长减短、根数减少以及根系密度增加，这些变化可能是玉米在低磷环境中增加磷吸收的一种适应策略。

综上所述，通过对低磷胁迫下玉米苗期性状的遗传分析和根系的3D构型响应特征的研究，科学家们为解决低磷环境下玉米生长受限的问题提供了一些新的见解。

这些研究成果有望为选育适应低磷环境的玉米品种提供理论基础，从而增加农田的产量，满足人类对粮食的需求。

同时，这些研究结果也为其他作物的适应低磷环境提供了一定的参考价值，对于提高农业生产的可持续性具有重要意义。

植物紫色酸性磷酸酶的研究进展

植物紫色酸性磷酸酶的研究进展作者：刘攀道黄睿许文茸罗佳佳陈志坚刘国道来源：《热带作物学报》2019年第02期摘; 要; 酸性磷酸酶（APase）是酸性条件下（pH < 7.0）能催化磷酸单酯或酸酐裂解从而释放无机磷酸根离子的水解酶类。

紫色酸性磷酸酶（Purple acid phosphatase，PAP）是一类特殊的酸性磷酸酶，其具有鲜明的特征，如：酶的提取液呈紫色或粉色、酶活性不受酒石酸盐抑制、氨基酸序列具有5个保守结构域和双金属离子催化中心等。

已有的研究表明，紫色酸性磷酸酶在植物适应低磷胁迫过程中发挥着重要作用。

本文综述了紫色酸性磷酸酶的生化特性、亚细胞定位、生物学功能以及最新研究进展。

关键词; 紫色酸性磷酸酶;有机磷;低磷胁迫;生物学功能中图分类号; Q945.78; ; ;文献标识码; A磷（phosphorus，P）是植物生长发育的限制性营养元素之一，参与植物的多种新陈代谢过程，如光合作用、能量传输、酶活性调节、膜磷脂与核酸的合成等[1]。

无机可溶性磷酸盐（inorganic phosphate，Pi）是植物根系能从土壤中吸收的主要磷形式，但在大多数耕作土壤中，Pi的浓度只有0.1～10 μmol/L，远低于植物最优生长所需的Pi浓度（1 mmol/L）[2]。

全球近70%的耕地存在有效磷缺乏问题，特别在酸性土壤中低磷胁迫尤为严重[3]。

虽然土壤中Pi浓度低，但土壤中存在大量的有机磷，约占土壤全磷含量的30%～65%，主要以植酸磷（肌醇六磷酸）、DNA（脱氧核糖核酸）、ATP（腺嘌呤核苷三磷酸）和糖磷酯等形式存在[4]。

有机磷难于被植物直接利用，只有被酸性磷酸酶降解后释放出的Pi才能被植物根系吸收[5]。

目前，已鉴定的参与植物适应低磷胁迫的酸性磷酸酶，主要属于紫色酸性磷酸酶（Purple acid phosphatase，PAP）家族[6]。

本文将从生化特征、亚细胞定位及生物学功能等方面，系统介绍植物PAP相关研究领域近年来取得的进展。

不同玉米杂交种亲本磷营养特征及对低磷胁迫的响应

Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｐｈｏｓｐｈｏｕｓｒｗａｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｎｕｔｉｒｅｎｔｓｏｌｕｔｉｏｎｃｕｌｔｕｒｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｗａｙｓｏｆｐｈｏｓｐｈｏｕｓｒｓｕｉｃｆｉｅｎｃｙｉｎ
（Ｘｉａｎｙｕ３３５），ｗｈｉｃｈａｒｅｗｉｔｈｓｔｒｏｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓａｎｄｌａｒｇｅｌｙｐｌａｎｔｅｄｉｎＣｈｉｎａ，ｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｓｔｕｄｙｍａｉｚｅｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓ．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｍｐａｒｅｔｈｅｇｒｏｗｔｈｓａｎｄｎｕｔｉｒｅｎｔａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｉｚｅｈｙｂｒｉｄｐａｒｅｎｔｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｅｖｅｌｓｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，
（１．山东省农业科学院玉米研究所，山东济南２５０１００；２．山东省农业科学院蔬菜研究所，山东济南２５０１００）
摘要：为比较不同玉米杂交种亲本在不同磷水平下植株生长和养分吸收特性，以及养分在体内的循环和分配的差异，选取我国在生产中大面积推广且抗逆性较强的玉米杂交种亲本：郑５８／昌７－２（郑单９５８），ＰＨ６ＷＣ／ＰＨ４ＣＶ（先玉３３５），利用营养液培养的方法进行了这些玉米磷营养特征的研究，通过供磷和缺磷营养液培养研究缺磷对不同基因型玉米生长发育，根系形态、活性和生理特性的影响，玉米苗期光合速率变化，并比较基因型间差异。结果表明，与供磷相比，缺磷亲本的干质量降低，磷增长量降低，根干质量增加，根冠比增加；根长增长，根半径降低，根表面积增加，总吸收面积和比表面积均降低；ｐＨ值降低；吸收

缺磷对不同耐低磷玉米基因型酸性磷酸酶活性的影响

缺磷对不同耐低磷玉米基因型酸性磷酸酶活性的影响张丽梅;郭再华;张琳;贺立源【摘要】[目的]酸性磷酸酶活性与土壤及植株体内有机磷的分解和再利用有着密切的关系.本研究以不同耐低磷玉米自交系为材料,研究低磷胁迫下玉米叶片、根组织内以及根系分泌酸性磷酸酶活性的变化及基因型差异,探讨酸性磷酸酶与玉米耐低磷之间的关系,以期更深入地了解玉米耐低磷的生理机制.[方法]以5个典型耐低磷自交系99180T、99239T、99186T、99327T、99184T和2个磷敏感自交系99152S、99270S为试验材料,采用营养液培养方法,设正常磷和低磷两种处理,分别于缺磷处理3、8和12 d时调查取样,测定地上部干重、根干重、叶片中无机磷(Pi)含量、根和地上部磷累积量、根系分泌APase活性以及叶片中APase活性,并于缺磷处理12 d测定根系内APase活性.[结果]1)缺磷使玉米地上部干重下降,根干重、根冠比增加,随着缺磷处理(3 d→8 d→12 d)时间的延长,根干重、根冠比增加幅度增大,且耐低磷自交系根干重增加幅度普遍大于敏感自交系.2)低磷条件下,玉米自交系磷吸收、利用效率存在基因型差异,耐低磷自交系99239T、99180T和99327T磷吸收效率较高,99186T和99184T磷利用效率高,敏感自交系99152S、99270S磷吸收和利用效率均较低.3)低磷处理使玉米自交系叶片无机磷(Pi)含量显著下降,耐低磷自交系99184T、99327T和99239T下降幅度较小,相对叶片无机磷含量较高.4)缺磷诱导玉米根系分泌的APase活性升高.耐低磷自交系99184T和99186T根系分泌APase活性升高幅度较大,其余3个耐低磷自交系未表现出明显优势.缺磷处理3d、8d,玉米根系分泌APase活性与磷累积量显著正相关,而12d 时相关性不显著;根系分泌APase活性与磷利用效率在缺磷处理12d时达显著正相关.说明玉米根系分泌APase活性与磷吸收、利用效率相关关系不稳定.5)缺磷处理12d,各玉米自交系根组织内APase活性与根系分泌APase活性变化情况较一致,两者相关系数r =0.755(P＜0.05).6)缺磷条件下各玉米自交系叶片组织内APase 活性均有升高趋势,并表现出明显的基因型差异.缺磷处理8d,耐低磷自交系99184T 和99239T叶片组织内APase活性升高幅度最大,其次是99327T和99186T,99180T、99270S和99152S升高幅度较小;缺磷处理12 d,各玉米自交系叶片APase活性仍继续增加,99239T、99184T、99327T和99186T的相对APase活性均较高,99270S和99152S的相对APase活性较低.相关性分析表明,缺磷条件下玉米自交系叶片中相对APase活性与叶片中相对无机磷(Pi)含量显著正相关,与磷吸收、利用效率不显著相关.[结论]低磷诱导玉米叶片、根组织和根系分泌APase活性升高,根组织和根系分泌APase活性的大小与玉米耐低磷能力不完全相关,叶片APase活性与玉米耐低磷能力有较好的一致性.【期刊名称】《植物营养与肥料学报》【年(卷),期】2015(021)004【总页数】13页(P898-910)【关键词】玉米;缺磷;酸性磷酸酶;基因型【作者】张丽梅;郭再华;张琳;贺立源【作者单位】华中农业大学资源环境学院,湖北武汉430070;华中农业大学资源环境学院,湖北武汉430070;华中农业大学资源环境学院,湖北武汉430070;华中农业大学资源环境学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】S346+.2;S513我国土壤中全磷含量很高，但仍有74%的耕地缺磷[ 1 ] ，土壤中绝大部分磷素以难溶性磷酸盐和有机磷形式存在，难以被植物吸收利用，低磷成为限制作物生长和产量的主要因子[2]。

磷胁迫下玉米自交系酸性磷酸酶活性分析

磷胁迫下玉米自交系酸性磷酸酶活性分析李春红;谭康;邱红波【摘要】为筛选出耐低磷玉米自交系,本试验测定了5份玉米自交系酸性磷酸酶Acid Phosphatase(APase)活性及主要农艺性状,并分析相关性.结果表明,磷胁迫下,自交系双M 9和苏11 APase活性分别较全磷处理高40.7％(p<0.01)和31.86％(p<0.01);双M 9株高、茎粗、穗位高、雄穗长、雄穗分枝数和叶面积显著高于全磷处理,苏11茎粗、雄穗长、雄穗分枝数和叶面积显著高于全磷处理;双M 9穗长、穗粗、行粒数、穗粒重、穗轴重和百粒重显著高于全磷处理,苏11穗行数、行粒数、穗粒重、穗重和穗长显著高于全磷处理;APase活性与株高、雄穗分枝数、穗位高和百粒重中度正相关.研究初步筛选出双M 9和苏11两个耐低磷自交系,可作为玉米磷高效育种的种质资源,但其耐低磷能力的高低还有待于进一步研究.【期刊名称】《种子》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】6页(P35-40)【关键词】磷胁迫;酸性磷酸酶;玉米;性状【作者】李春红;谭康;邱红波【作者单位】贵州大学农学院, 贵阳 550025;贵州大学农学院, 贵阳 550025;贵州大学农学院, 贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】S513磷是作物生长发育所必须的大量营养元素之一，不仅是核酸、磷脂等生物大分子的组成成分，而且在能量转移中起着重要作用。

磷在土壤中主要以难溶性磷酸盐和有机磷形式存在，占土壤总磷量的5%～90%[1]，但土壤中的有机磷为非活性养分，植物可以直接利用的极少，大部分有机磷只有被水解成无机磷才能被植物吸收利用，这需要经历一个从固态到液态、大分子到小分子、有机到无机的转化过程，在这一过程中，生命活动所产生的APase类物质起着重要的作用[2]。

APase既是重要的水解酶，也是一种诱导酶，其活性受植物供磷状况的影响。

它不仅在植物碳水化合物转化及蛋白质合成中起重要作用，还与土壤及植株体内有机磷的分解和再利用有着密切联系[3-4]。

玉米应答低磷胁迫机制研究进展

玉米应答低磷胁迫机制研究进展玉米是世界上最重要的粮食作物之一，低磷胁迫严重制约了玉米的生长和产量。

磷是植物生长所必需的营养元素之一，它在植物体内参与能量传递、呼吸作用、DNA合成等关键生理过程。

研究玉米在低磷条件下的应答机制对于改善玉米的适应性和产量具有重要意义。

近年来，研究人员对玉米低磷胁迫机制进行了广泛的研究。

研究发现，玉米根系对低磷胁迫表现出明显的响应，通过增加根系表面积和根长等方式增加与土壤接触的面积，从而提高磷的吸收效率。

玉米还通过分泌有机酸等化感物质来促进磷的溶解和解吸，增加根部磷的有效性。

这些根系调节机制可以提高玉米植株对低磷条件的适应性。

研究发现，低磷胁迫会引发玉米体内一系列的信号转导和基因调控网络。

低磷胁迫会诱导Ca2+、哺乳动物目标或五磷酸鸟苷酰化激酶（TOR）等激活蛋白激酶，进而触发某些信号转导通路，如MAPK信号通路，从而调控与磷代谢相关的基因表达。

研究还发现，一些转录因子在低磷胁迫下被激活，例如PHR（磷调控的转录因子）家族，它可以直接或间接调控与磷转运、磷代谢和磷利用相关的基因的表达。

这些信号转导和基因调控网络的发现，揭示了玉米对低磷胁迫的分子机制。

研究还发现了一些其他的抗低磷胁迫机制。

以玉米耐磷突变体为研究材料，研究人员发现，玉米耐磷突变体在低磷条件下具有更高的根系表面积、根毛密度和磷吸收速率，这些特征使得耐磷突变体能够更好地适应低磷胁迫。

研究人员还发现，通过转基因技术调控相关基因的表达可以提高玉米的耐磷性能。

通过转导PHR呈过表达玉米，可以增加玉米的磷吸收和利用能力，从而提高玉米在低磷条件下的生长和产量。

玉米在低磷条件下的生长和产量受到严重制约，通过研究玉米在低磷胁迫下的应答机制，可以揭示玉米的适应性提高和产量增加的潜力。

目前的研究表明，玉米通过调节根系、信号转导、基因调控和其他途径来应对低磷胁迫。

未来的研究应该进一步探索这些机制，并开发相关的遗传改良策略，以提高玉米对低磷条件的耐受性和适应性，进一步推动玉米产量的增加。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１１１３０，Ｃｈｉｎａ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，ｓｈｉｂｉｎｇａｏ＠１６３．ｃｏｍ
进行深入研究。结果表明，从玉米自交系Ｂ７３全基因组中筛选出２４个紫色酸性磷酸酶候选基因，聚类为
３个家族和８个亚家族；半定量ｑＲＴ－ＰＣＲ（ｓｑＲＴ－ＰＣＲ）分析的８个家族成员均在低磷胁迫下呈现表达变化，对具有显著表达差异的４个成员（ＺｍＰＡＰｌｃ、ＺｍＰＡＰＩＯａ、ＺｍＰＡＰＩＯｂ和Ｐ２进行ｑＲＴ－ＰＣＲ分析发现，
ＧｅｎｅｓＦａｍｉｌｙａｎｄＴｈｅｉｒＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎＲｅｓｐｏｎｓｅｓｔｏＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
Ｓｔａｒｖａｔｉｏｎ
ＹＩＳｈｕａｎｇＮＩＥＺｈｉＺＨＡＮＧＸｉａｏＬＵＯＢｏ — ＷｅｎＲＥＮＺｈｉ — ＹｏｎｇＷＵＬｉｎｇＬＩＵＤａｎＧＡＯＳｈｉ — Ｂｉｎ
■瞳嘲棚■ ● ■艄
玉米紫色酸性磷酸酶（ＰＡＰｓ）基因家族的鉴定与低磷响应特征
易双聂治张啸罗博文任志所／农业部西南玉米生物学与遗传育种重点实验室，成都６１１１３０通讯作者，ｓｈｉｂｉｎｇａｏ＠１６３．ｃｏｍ
４个
在不同时间的低磷胁迫处理后，因材料基因型不同及器官不同而呈现出时空特异性及组织
特异性，其中ＺｍＰＡＰｌｃ和ＺｍＰＡＰＩＯａ在维持体内磷素动态平衡中可能发挥重要作用；亚细胞定位结果表明，ＺｍＰＡＰＩＯａ和ＺｍＰＡＰｌｃ表达产物被定位于细胞膜上；酸性磷酸酶活性分析表明，耐低磷玉米自交系
ＭａｉｚｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｎｅｔｉｃＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆＭａｉｚｅｉｎＳｏｕｔｈｗｅｓｔＲｅｇｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ，Ｓｉｃｈｕａｎ
摘
要
紫色酸性磷酸酶（ｐｕｒｐｌｅａｃｉｄｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ，ＰＡＰｓ）属于金属磷酸酯酶家族，能催化磷酸酯或酸酐的
水解，对于活化植物根际周围的有机态磷及促进植株体内磷素的再循环利用起重要作用。本研究以拟南
ｃａｔａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｐｈｏｓｐｈａｔｅｅｓｔｅｒｓｏｒａｎｈｙｄｒｉｄｅｓａｎｄｐｌａｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｅｘｔｅｒｎａｌｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎａｎｄｒｅｃｙｃｌｉｎｇＰｉｎｐｌａｎｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｇｅｎｏｍｉｃｓｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏ
１７８根系的酸性磷酸酶活性较９７８２高，并且响应低磷胁迫更灵敏，说明其在遇到低磷环境时通过调节删表达来增强酸性磷酸酶的活性，从而提高磷素利用效率。本研究结果为进一步研究玉米
ＡｂｓｔｒａｃｔＰｕｒｐｌｅａｃｉｄｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅｓ（ＰＡＰｓ），ｍｅｍｂｅｒｏｆｔｈｅｍｅｔａｌｌｏ — ｐｈｏｓｐｈｏｅｓｔｅｒａｓｅｆａｍｉｌｙ，ａｒｅｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎ
一
蟊静＾＿
Ｏｎｌｉｎｅｓｙｓｔｅｍ：ｈｔｐ：ｌｗｗ茹ｗ．ｊａｂｉｏｔｅｃｈ．ｏｒｇｇｙ
…
ｓｙｓｔｅｍ：：ｐ：／／ｗｗ
啊 — — 啊嘲
妻崩襄魏篱：＝＝＝一
芥（Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓｔｈａｌｉａｎａ）ＰＡＰｓ基因为基础，在玉米（Ｚｅａｍ０）全基因组水平上对ＰＡＰｓ基因家族进行鉴定，
对其基因结构及进化关系进行分析，并运用半定量ＰＣＲ、实时荧光定量ＰＣＲ及亚细胞定位对其家族成员
ＺｍＰＡＰｓ家族的功能提供了基础资料。关键词玉米，紫色酸性磷酸酶，表达分析，亚细胞定位，酸性磷酸酶活性
ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＭａｉｚｅ（Ｚｅａｍａｙｓ）ＰｕｒｐｌｅＡｃｉｄＰｈｏｓｐｈａｔａｓｅ（ＰＡＰｓ）