砷是一种有毒的类金属元素,对人类和动植物都有严重的毒害作用。磷和硫均是植物生长发育所必须的营养元素,且直接影响水稻对砷的吸收。水稻是我国重要的粮食作物之一,但由于不恰当的开采矿业以及含砷类农药化肥的滥用等人为因素,致使砷污染的现象越来越严重。因此,开展有关磷砷以及硫砷之间相互作用的研究,对于降低水稻砷污染,具有非常重要的意义。MicroRNA是一类非编码核酸小分子RNA,不仅能够调节植物的生长发育,还能参与到植物对生物和非生物的胁迫应答中,miR395和miR399分别是调控硫和磷吸收的重要miRNA。本试验通过分别研究miR395、miR399转基因水稻材料对砷的吸收积累差异,揭示miR395和miR399对水稻砷吸收及转运积累的作用机制。研究结果如下:1.本试验选取miR395d为目的miRNA,以日本晴为转基因受体材料,构建过表达miR395d转基因株系。通过农杆菌介导法遗传转化水稻品种日本晴,获得转基因材料。利用潮霉素抗性鉴定阳性材料用于后续试验。在缺硫处理后,过表达miR395d水稻植株的叶片轻微萎黄,地上部和根部的鲜重显著降低,根长也显著减少。而在正常处理和高硫处理条件下,与野生型日本晴相比,过表达miR395d水稻植株地上部和根部的鲜重及根长无显著表型变化。表明miR395响应硫酸盐缺乏信号,影响了水稻体内硫素状况。2.在不同硫预处理14天后,过表达miR395d植株根系对五价砷吸收的动力学曲线都可以被米氏方程所拟合,同时随着砷浓度的增加,水稻根系对五价砷的吸收量也随之增加。过表达miR395d植株根系（OE-2、3、4）对五价砷的吸收量大于日本晴,且OE-3根系吸收砷的速率最大。在缺硫处理中,OE-2、OE-3和OE-4根系吸收砷的速率大于正常和高硫处理下的速率。表明过表达miR395水稻转基因材料提高了根系对五价砷的吸收能力。经不同硫预处理14天,添加10μmol/L砷酸盐处理24小时后,过表达miR395水稻转基因材料及野生型日本晴的植株根部砷含量显著高于地上部的砷含量,表明砷在植株根部积累。同时随着硫素的增加,过表达miR395水稻转基因材料中根部的砷含量降低,表明硫素的施加,可以缓解植株中砷毒害的现象。3.受砷胁迫后,低表达miR399水稻植株和日本晴均表现出生长受阻、株高降低、分蘖数减少、生物量减少等症状,而在正常生长条件下,低表达miR399水稻植株与野生型水稻表型没有差异,由此表明,砷可以抑制水稻的生长。正常条件下,miR399的表达量低,当受砷胁迫后,STTM399水稻植株叶片及籽粒中miR399相对表达量显著升高。砷胁迫下,由于植物本身具有的抗逆境胁迫的机制,日本晴体内miR399的表达量显著升高,用于缓解体内砷的毒性。因此,miR399能够影响水稻对砷的解毒机制。4.研究miR399过表达水稻材料发现,在不同磷处理中,miR399-OE6、miR399-OE8根部的磷含量大于植株地上部的含量。由此可见,过表达miR399j水稻转基因材料根部有较强的磷积累能力。经不同磷处理14天后,添加5μmol/L的砷酸钠处理24小时后,在不同磷处理中,过表达miR399j水稻转基因材料地上部的砷含量显著高于野生型日本晴。砷处理后,miR399-OE6、miR399-OE8根部的砷含量高于地上部的含量。表明,过表达miR399j水稻转基因株系对砷的吸收和向地上部转运产生了显著变化。在正常供磷后,miR399-OE6和miR399-OE8和pho2突变体对砷的吸收均高于野生型。说明过表达miR399材料和pho2突变体均提高了根系对砷的吸收能力。由此可见,miR399与其靶基因PHO2共同参与了水稻对砷的吸收。因此,miR399在水稻对砷的吸收调控机制中具有重要作用。