镉胁迫下水稻OsPT_(1)的表达及功能分析

OsPT_(1)编码的水稻磷酸盐(Pi)转运蛋白在水稻生长发育、非生物胁迫应答等方面发挥重要的调控作用。前期研究表明OsPT_(1)为镉(Cd)响应基因,但其在Cd胁迫下的功能及作用机制仍然未知。阐明OsPT_(1)在Cd胁迫下的作用,并为低Cd水稻品种的选育奠定基础。通过生物信息学方法对该基因的序列特征、结构和功能进行分析和预测,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)方法检测Cd胁迫下水稻不同组织、不同时间点OsPT_(1)的相对表达量。此外,利用PCR的方法克隆OsPT_(1)的编码序列,构建pGADT7-OsPT_(1)重组质粒载体,并将其转入Δycf1 BY4741酵母菌株(Cd敏感酵母菌株)用以验证OsPT_(1)对酵母Cd耐受性的影响。结果表明,OsPT_(1)编码序列全长为1584 bp,编码分子量为57.46 kD,由527个氨基酸构成的蛋白。在水稻基因组中该基因上游启动子区含有与光、厌氧、茉莉酸甲酯等环境和激素响应相关的调控元件。系统进化分析表明,水稻OsPT_(1)与高粱SbPT_(1)亲缘关系最近。基因的镉响应表达分析结果表明,与对照相比,经100μmol/L Cd处理的水稻在1、6和12 h后,地上部分OsPT_(1)的转录水平分别上调1.31、1.34和2.46倍;水稻根部OsPT_(1)在处理1和6 h后分别上调1.28和1.14倍,但在Cd处理12 h后,其表达水平下调至处理前的0.62倍。转基因酵母Cd耐受性结果表明,与对照(0μmol/L Cd)相比,经25μmol/L Cd处理后,转OsPT_(1)的酵母对Cd的耐受性有一定的下降。OsPT_(1)可能在水稻应对Cd胁迫过程中发挥一定的作用。