甜菜BvPT1;4和BvPHO1基因的克隆和生物信息學分析

王曉丹, 李 杰, 劉 宇, 丁廣洲,*

(1.黑龍江大學 現代農業與生態環境學院, 哈爾濱 150080; 2.黑龍江省甜菜技術創新中心, 哈爾濱 150080; 3.國家糖料改良中心, 哈爾濱 150080)

0 引 言

對于所有生命體來說，磷(P)是磷脂、核酸和 ATP 的主要組成元素，也是酶反應和信號轉導過程的調節因子[1]。植物以無機磷酸鹽(Pi)的形式獲取磷，由于無機磷酸鹽分布不均勻，溶解性低，在土壤中存在很低的水平(<10 μM)。因此，施用化肥已經成為農業生產中確保作物生產力的做法[2-3]。這導致了不可再生的磷礦資源巖儲量迅速下降，如按照目前的速度開采，只可持續50～100 a。磷肥的過度使用造成土壤中難溶性磷的積累，威脅到糧食生產，以及土壤磷流入水體后導致水體富營養化，帶來了系列生態環境問題[4]。因此，挖掘促進磷高效吸收的基因資源，探討植物高效吸收磷素的分子機制，提高低磷條件下植物吸收磷素的能力，具有重要的生態和經濟價值[5]。

磷酸鹽轉運蛋白能夠調節植物對磷的吸收和轉運，對提高植物磷利用率具有重要作用。在植物中，磷酸鹽轉運蛋白(PT)被分為 PHT1，PHT2，PHT3，PHT4，PHT5 和 PHO1 家族[6]。PHT1和PHO1 是質膜磷酸鹽轉運蛋白，PHT2，PHT3，PHT4，PHT5 是細胞內轉運蛋白[7-9]。Wang D等首次從擬南芥[8]中克隆出植物的PHT1家族基因，并與釀酒酵母 PHO84進行了序列同源性分析。近年來在水稻、煙草、馬鈴薯、大豆、大麥、玉米、小麥、番茄、高粱和楊樹等植物體中均發現了PHT1s的同源性，如擬南芥的AtPT1;1、AtPT1;4、小麥TaPT1;1、TaPT1;3、大豆GmPT1;8、水稻OsPT1;8等在植物體內的表達模式及對植物吸收的影響已被報道。PHO1蛋白主要參與 Pi 從根部向地上轉運，具有長的細胞質 N-末端，含有3部分SPX結構域，具有EXS 結構域的細胞質C-末端和6個跨膜螺旋。EXS 結構域負責PHO1的信號傳導能力和Pi轉運活性[10-11]。

甜菜(Beta vulgaris L.)屬藜科甜菜屬，作為世界上最重要的糖料作物之一，且在我國北方農業生產中占據重要地位[12]。甜菜種植主要分布在高寒地區，特別是東北地區, 土壤肥沃，有機磷含量高, 但直接可利用的游離無機正磷酸鹽(土壤有效磷)含量一直處于較低水平[13]。正由于土壤中有效磷含量有限[14]，高效利用磷的甜菜品種對于甜菜的大規模生產和新品種的選育與開發具有重要意義?！?br>