磷素是植物体内非常重要的大量元素之一,其含量约占植物干重的0.2%。由于磷素是许多重要生物大分子的关键组分,且参与植物体内许多的生理生化反应中,因此植物的生长发育离不开磷元素。无机磷主要储存在植物的液泡中。本实验室前期研究发现了两个水稻液泡膜定位的甘油三磷酸转运体(OsvGlpTl、OsvGlpT2),这两个转运体蛋白负责将无机磷从液泡内外排到细胞溶质中。甘油三磷酸转运体最早是在大肠杆菌中发现,定位在大肠杆菌质膜上,而水稻中的这两个转运体,定位于液泡膜,并发挥着不同的底物特性。因此,本研究将解析水稻甘油三磷酸转运体OsvGlpT1和OsvGlpT2的液泡膜定位机理。取得的主要研究结果如下:1.OsvGlpT1、OsvGlpT2的液泡膜定位途径为内质网(ER)-高尔基体(Golgi)-反式高尔基体(TGN)-液泡膜前体(PVC)-液泡膜(Tonoplast)。其中,位于第六和第七跨膜结构域间亲水环上的LL为这两个蛋白的液泡膜定位信号,将其替换成AA后将导致蛋白错误地定位到细胞质膜上;2.COPII复合体在膜蛋白由ER输出到Golgi过程起着重要的作用,我们发现COPII复合体的亚基OsSec24A能够直接识别OsvGlpT1的ER输出信号E268K269D270,该信号突变后导致OsvGlpT1不再能与OsSec24A互作从而滞留在内质网,但OsvGlpT2不能直接被OsSec24A识别,其ER输出信号目前尚不明确;3.由于伴侣蛋白OsPHF1能够协助OsPHT1蛋白从ER到Golgi输出,借助双分子荧光互补实验(BiFC)我们发现在烟草中OsPHF1能与OsvGlpT2互作,而OsPHF1能够与OsSec24A互作,这表明OsPHF1可能介导了 OsvGlpT2从ER到Golgi的输出过程。以上结果说明OsvGlpT1和OsvGlpT2由ER输出最终定位到液泡膜上受到不同的机制调控,其中OsvGlpT1通过与OsSec24A互作而进入COPII囊泡,从而输出定位到液泡膜上。而OsvGlpT2无法直接被OsSec24A识别,需要在伴侣蛋白OsPHF1的协助下被OsSec24A识别,从而进入COPII囊泡,最终抵达液泡膜。我们推测这两种不同的液泡膜定位运输途径,可能为植物调控液泡磷素平衡应对外界磷素状况改变提供了更大的适应度。