切花菊(Chrysanthemum morifolium Ramat.)在世界切花市场上占有重要地位,是世界四大切花之一。磷素是切花菊生长发育的主要限制因素,磷缺乏最终会严重影响切花的质量和观赏品质。同时,磷肥作为一种不可再生的资源,其利用率却很低,超过90%的磷肥会很快转化为植物不能利用的状态。大量未被利用的磷素长期或暂时滞留在土壤中,不仅造成磷素资源的浪费,加剧土壤次生盐渍化,同时也加大了淋洗损失所造成的环境污染风险。因此,磷高效利用基因型发掘与新品种选育已成为作物育种的主要方向,本研究对切花菊磷转运蛋白基因进行克隆,为利用基因工程手段培育磷高效菊花品种奠定基础。主要研究结果如下:1.切花菊耐低磷品种的筛选利用砂培试验对32个切花菊品种进行了苗期耐低磷筛选和鉴定。结果表明,供试切花菊品种耐低磷能力存在明显的基因型差异,表现在幼苗相对干重(低磷胁迫/正常供磷)、相对磷含量和相对磷积累量存在较大的基因型间变异(变异系数CV分别为12.14%、20.99%和26.41%),相对干重、相对磷含量和相对磷积累量之间均呈极显著正相关(P<0.01)。通过聚类分析可将32份供试品种的耐低磷胁迫能力分为极强、强、中等、弱、极弱5个级别,’南农银山’对低磷的忍耐能力最强,属耐低磷能力极强的品种;’南农红枫’、’南农香槟’和’优香’对低磷胁迫的忍耐能力最差,属耐低磷能力极弱的品种。2.切花菊磷转蛋白基因的克隆利用RT-PCR与RACE等技术从耐低磷切花菊品种’南农银山’中克隆得到一条磷转运蛋白基因全长cDNA,命名为CwPT1。序列分析显示,CmPT1全长1875bp,开放阅读框(ORF)为1596bp,编码532个氨基酸,跨膜结构预测分析表明该蛋白由12个亲脂的跨膜域(TM)组成。序列比对发现,CmPT1与已知的高亲和磷转运蛋白同源性达71.82%～78.85%。系统进化树分析表明,CmPT1和番茄磷转运蛋白LePT2的亲缘关系比较接近。CmPT1序列上存在Pht1家族磷转运蛋白保守特征序列GGDYPLSATIMSE,且位于第4个跨膜域,所以推测CmPT1属于Pht1家族磷转运蛋白成员。3。CmPT1的功能验证将CmPT1导入酵母PHO84缺失突变体MB192,结果表明,CmPT1能够与缺失磷转运功能的酵母突变体实现互补,并在低磷条件下促进酵母突变体对磷的吸收。使用放射性同位素32p测得CmPT1所编码蛋白在酵母中的Km值为35.2 μM,属于高亲和磷转运蛋白。4.CmPT1的表达模式通过实时定量PCR和半定量PCR分析发现GmPT1主要在根中表达,在茎中微弱表达,不在叶中表达,且在根部受低磷诱导,表达增强。5.超表达CmPT1提高转基因切花菊应对低磷胁迫能力低磷条件下,超表达CmPT1株系的株高、根体积、干重和总磷含量相对对照显著提高。CmPT1可能参与低磷信号传导,直接或间接参与低磷相关的根系形态建成,如根系伸长和侧根增多。综上,获得的CmPT1属于pht1家族的高亲和磷转运蛋白基因,负责菊花根部磷吸收和转运,且参与根形态建成,是切花菊磷营养信号网络的重要成员。