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磷是植物生长发育的必需的大量元素,但土壤有效磷浓度往往很低而使其成为植物生长的限制因素,即导致植物面临磷缺乏,因此如何提高植物对磷的利用率已经成为迫切需要解决的问题。苜蓿属植物是重要的豆科牧草,其营养含量高、栽培面积广,其中蒺藜苜蓿作为豆科植物中的模式植物,具有重要的研究意义。包含SPX结构域的蛋白广泛存在于高等真核生物中,然而这些蛋白的功能尚不明确,部分研究发现其可能参与磷信号传导。本研究通过实时荧光定量技术,研究蒺藜苜蓿MtSPX基因家族在低磷、低氮胁迫下各组织中的表达水平,以观察该基因对低磷、低氮的响应情况;通过构建瞬时表达载体和农杆菌侵染,进行亚细胞定位研究,观察MtSPX蛋白在细胞水平的表达部位;测定了MtSPX4缺失突变体对低磷胁迫的响应。本研究主要结果如下:1.通过实时荧光定量检测,发现MtSPX1、MtSPX3和MtSPX4基因在叶片、根及根瘤中都有表达,并且对低磷胁迫处理和低氮胁迫处理都有一定的响应。MtSPX3和MtSPX4基因参与叶片磷素正调控,MtSPX4亦参与根部磷素正调控,同时MtSPX4基因参与在叶片、根部组织氮素正调控,MtSPX3参与根瘤组织氮素正调控。2.构建MtSPX3和MtSPX4基因的过表达载体及瞬时表达载体。通过农杆菌介导法在烟草叶片中表达,发现MtSPX3基因在细胞核上表达。3.通过农杆菌浸染试验,获得MtSPX3、MtSPX4基因的拟南芥T2代转基因植株,为后续该基因的研究提供了材料。成功构建了MtSPX1的基因敲除载体。为后续构建该基因的突变体植株提供了材料。4.在对低磷胁迫的表型研究中,通过植株表型、磷含量及地上生物量的比较,发现MtSPX4突变体植株在低磷胁迫下对磷的吸收低于野生型植株,而在高磷胁迫下受到的毒害作用强于野生型植株,即对高磷胁迫更敏感。以上结果表明,在磷素、氮素胁迫下,MtSPX1、MtSPX3和MtSPX4基因分别在蒺藜苜蓿磷素、氮素的调控中起着一定的作用,从细胞水平上看MtSPX3基因在细胞核表达,MtSPX4基因缺失突变体植株在低磷胁迫下磷素吸收率降低,在高磷胁迫下受磷毒害严重。总而言之,MtSPX基因在蒺藜苜蓿的磷素调控中起着重要的作用。