中科院植物所李银心研究组比较了盐芥和拟南芥磷转运体（Phosphate Transporter，PHT）基因家族在基因拷贝数、基因结构、启动子元件以及表达模式方面的异同，并对相应的基因和启动子进行了功能研究。发现盐芥基因组中有7个串联重复基因编码PHT1;3，且实验证明至少其中6个基因参与了磷吸收。有意思的是盐芥PHT基因的启动子区存在多个逆境胁迫相关的顺式作用元件，与此相一致，在盐胁迫下盐芥中多数PHT1基因表达上调，而拟南芥中多数PHT1基因的表达受到抑制，包括PHT1;9在内的多个基因在两个物种中呈现相反的表达模式。进一步分析发现EsPHT1;9和AtPHT1;9均参与磷从根到茎的转运，且在低磷和盐胁迫下，地上部分的总磷与钾含量呈显著正相关，提示磷和钾存在协同转运机制。
在盐、盐+低磷胁迫下，EsPHT1;9的启动子比AtPHT1;9启动子功能更强。盐胁迫下，EsPHT1;9启动子驱动的转PHT1;9拟南芥植株地上部分鲜重、总磷含量和K+/Na+比显著高于野生型，而AtPHT1;9的启动子驱动的转基因植株与野生型无显著差别，这可能与盐胁迫下EsPHT1;9的启动子驱动的转基因植株中PHT1;9表达量高有关。结合启动子元件分析，进一步鉴定到一个参与ABA信号的bZIP类转录因子EsABF5。EsABF5的表达在低磷和盐胁迫下受抑制，且EsABF5可通过结合EsPHT1;9启动子抑制其表达，从而负调控植物对盐和低磷胁迫的耐受性。研究结果表明，EsPHT1;3基因复制以及盐胁迫下多个PHT基因的诱导表达是盐芥适应高盐低磷生境的重要机制，这对于研发和培育耐盐、耐低磷作物品种提供了理论支持和遗传资源。
该研究成果近日在线发表在Plant，Cell & Environment。植物所副研究员吕素莲和研究生多丽雅为共同第一作者，李银心研究员为通讯作者。该成果得到国家自然科学基金项目和农业部转基因专项经费支持。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14027
（分子生理实验室供稿）
EsPHT1;9及其启动子提高拟南芥对盐和低磷双重胁迫的抗性。
（a）盐胁迫下转基因植株PHT1;9的相对表达量；（b）盐和低磷胁迫下转基因植株表型；（c）地上部分鲜重；（d）叶片花青素含量；（e）叶片叶绿素含量。
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