丛枝菌根真菌砷酸盐还原酶基因RiarsC的克隆和功能分析

丛枝菌根真菌(AMF)在增强植物砷(As)抗性方面发挥着重要作用。已有相关研究表明,接种AMF能提高植物体内三价砷As(III)的比例,AMF可能参与了将五价砷As(V)还原为As(III)的过程从而提高了菌根植物的As抗性,但目前尚缺乏直接分子证据。本文从异形根孢囊霉(Rhizophagus irregularis)菌丝中克隆得到了一个砷酸盐还原酶基因RiarsC并进行序列分析。将该基因转入arsC缺陷型大肠杆菌(Escherichia coli)菌株WC3110(ΔarsC)中,通过As(V)抗性生长曲线和As形态测定,分析了该基因的功能。结果显示,RiarsC属于谷氧还蛋白-谷胱甘肽依赖的砷酸盐还原酶家族;RiarsC基因的表达显著提高了As敏感型E.coli菌株对As(V)的抗性,当培养基中As(V)浓度为100μmol·L-1时表现更加明显。As形态分析表明,表达RiarsC的E.coli菌株能够将培养基中71.03%的As(V)还原为As(III);与表达空载体的菌株相比,还原效率提高了61.98%。本研究证明了AMF的砷解毒还原能力,为进一步开展AMF的砷代谢机制研究提供了一定的分子生物学基础。

丛枝菌根真菌对砷胁迫下水稻砷酸盐还原酶基因表达的影响

试验以水稻(Oryza sativa L.)金优64为宿主,以4种丛枝菌根真菌Glomus mosseae、Glomus intraradices、Gigaspora margarita、Gigaspora rosea为接种剂,通过盆栽试验研究在砷胁迫下4种丛枝菌根真菌分别与水稻金优64共生后对水稻的促生效应。结果表明,丛枝菌根真菌与宿主之间具有选择偏好性,水稻接种Glomus mosseae与接种其他3种丛枝菌根真菌相比,长势较明显,地上部砷的积累也较低。砷胁迫下接种不同种属的丛枝菌根真菌对水稻体内砷酸盐还原酶基因的表达影响也不同,推测砷胁迫下接种不同的丛枝菌根真菌对水稻砷代谢途径的调控机制是不同的。