丛枝菌根是(arbuscularmycorrhiza;AM)植物根系与丛枝菌根真菌形成的互惠共生体,其不断二叉分枝形成的丛枝结构是植物跟菌根真菌营养(N、P、K)交换的主要场所。在菌根植物中已鉴定到多个受菌根共生诱导表达的磷转运蛋白基因,而在拟南芥和水稻等模式植物中也已经发现存在一个以PHR转录因子为中心的磷信号调控通路。由此推断PHR转录因子可能介导了丛枝菌根共生途径磷的吸收。植物中一般存在多个PHP及转录因子家族成员。目前已经报道的AtPHR1和OsPHR2被证实是拟南芥和水稻低磷胁迫信号通路的中心调控因子,两个基因都含有MYB结构域和CC结构域,被证实是属于MYB-CC家族。本研究以茄科作物烟草为研究对象,以拟南芥AtPHR1为参照序列,通过同源克隆和RACE在烟草中克隆到与AtPHR1序列高度同源的两个PHR基因NtPHR1和NtPHR2。在此基础上,我们通过定量表达、亚细胞定位、酵母单杂交分析以及构建超表达和RNAi干涉的转基因材料进一步研究了烟草PHR转录因子在调控丛枝菌根共生和菌根途径磷吸收中的功能和作用机制。所获主要结果如下:1.NtPHR1和NtPHR2都含有MYB结构域和CC结构域,属于MYB-CC家族。与NtPHR1相比,NtPHR2与AtPHR1亲缘关系更加接近。亚细胞定位分析显示,NtPHR1和NtPHK2编码的蛋白都为核蛋白。2.表达分析结果显示,NtPHR1和NtPHR2在烟草叶片和根系中均有表达,NtPHR2在根部表达较高。NtPHR1和NtPHR2表达水平受缺磷诱导。酵母单杂交分析显示,NtPHR1和NtPHR2都能够和NtPht1;4启动子在酵母异源表达系统中相互作用。3.获得了NtPHR1和NtPHR2在烟草中表达受到抑制的RNAi转基因材料。在低磷处理条件下,与野生型相比,RNAi转基因植株的总根长和侧根数显著减少,植株矮小,生物量降低,可提取磷含量显著降低。正常供磷处理条件下,转基因植株叶片中磷浓度显著降低,但根系磷浓度与野生型没有显著差异。在接种菌根真菌处理条件下,RNAi转基因材料中菌根共生特异表达的磷转运蛋白基因Pht1;4的表达水平和可提取磷的含量都显著降低,丛枝菌根的侵染强度和丛枝形成丰度也受到显著抑制。4.在烟草中超表达NtPHR2的实验结果表明,无论在低磷情况还是正常供磷处理条件下NtPHR2超表达材料与野生型相比生物量都没有明显差异,叶片的磷含量有所增加,但在根系中没有显著差异。在菌根真菌侵染条件下,超表达株系的生长与野生型没有显著差异,但是丛枝菌根真菌的侵染率显著下降。综上所述,在烟草中至少存在两个属于MYB-CC家族的PHR同源基因。这两个基因可能通过与P1BS元件相互作用对丛枝菌根共生和菌根途径磷吸收进行调控。