磷在高等植物的生长和发育过程中扮演着重要角色,也是植物进行遗传代谢和各种生理生化反应必需的大量营养元素之一。甘油-3-磷酸通透酶（Glycerol-3-phosphate permease,G3Pp）是一种重要的Pi转运体,低磷条件下该基因家族可被诱导表达。实验室前期研究发现,拟南芥G3Pp1/2/3转运体定位于液泡膜,与磷的外排转运相关。本实验通过对拟南芥G3Pp1/2/3基因功能及表达的分析,了解G3Pps转运体应对低磷胁迫的作用及对植物叶片衰老的影响。取得的具体研究结果如下:1、筛选获得g3pp1×g3pp3纯合双突变体和对应GUS回补植株。低磷胁迫时,单突变体植株个体大小和叶片长度与野生型相比未见明显差异,而双突变体植株整体矮小,根部较短。G3Pp1和G3Pp3基因突变导致植株内总Pi含量增加。回补株系可以部分恢复对Pi转运的功能。植物根部酸性磷酸酶的检测发现,双突变体植株分泌大量的酸性磷酸酶,进而影响植物根部的生长。2、野生型植株G3Pps三个基因均被低磷诱导在早期表达。G3Pp1在根和叶中都有高表达;G3Pp2和G3Pp3主要在根中表达,在叶片中的表达量很低。G3Pp1/2/3-GUS染色也表现出了同样的结果。低磷下突变体植株中PSI基因表达量会不同程度的升高,以调节G3Pps表达。G3Pp1/2/3基因在K⁺、Mg²⁺、Na⁺等金属离子缺乏时同样会被诱导表达,G3Pp1和G3Pp3基因主要在植株根部会被诱导表达;有意思的是G3Pp2在缺Mg²⁺叶片中被诱导表达。说明G3Pp1/2/3基因不仅作为磷转运体发挥作用,还可能协同参与到其他金属离子的转运,以应对环境变化。3、暗处理条件下G3Pps突变会影响植物的生长发育。黑暗条件下,g3pp3单突变体和双突变体植株表现出较野生型叶片提前黄化衰老的现象。突变体植株中叶绿素含量较野生型更快降低,相关的叶绿体蛋白rbc L也会快速降解。衰老相关基因的表达也印证了g3pp3突变体的早衰现象。碳元素是植物重要的营养元素,从植物表型变化和蛋白水平发现,碳元素可以有效缓解g3pp3单突变体早衰。