OsPDR2基因沉默对水稻磷素营养吸收转运影响的研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

氮、磷、钾是作物生长发育必需的三大营养元素，其中磷的绝对含量远小于其他植物必须的大量元素，但由于在生理生化反应中的重要作用被称为生命元素。作为植物体内许多重要有机化合物的组成成分，参与核酸、核蛋白、各种激素、能量物质磷酸腺甘的合成和工作。在植物体内的各种生理生化过程，例如能量的产生、核酸的合成、光合作用、呼吸作用、糖酵解、膜的合成和稳定、酶的激活和失活、信号转导、氧化还原作用、氮固定等，在这些代谢过程中磷都起到不可替代的作用。

由于植物正常生长发育对磷的高度依赖，土壤中有效磷的含量成为作物产量的重要限制因子。磷素以正磷酸盐（pi，无机磷酸盐）的形式被植物吸收，磷酸盐的化学特性使其极易被酸性土壤中的铁铝氧化物及石灰性土壤中的碳酸钙化合物固定，或是形成土壤有机物（将可溶性的磷转化为有机物质）使其成为植物难以利用的固定态磷（marschner, 1995）。因而，在大多数生态系统中，土壤有效磷含量非常低，往往小于10 μm（bieleski, 1973），由于磷在土壤中极易被ca,mg等金属离子固定，移动性非常差，植物在生长过程中经常会遇到缺磷胁迫（gregory和hinsinger, 1999; trolove et al., 2003）。植物在长期演化的过程中，为了适应土壤低磷条件，演化出了许多生理生化上的适应机制，包括根构型的改变，根际有机酸的分泌，磷酸盐转运蛋白的诱导表达（sun,2011;jia,2008），及一系列响应磷信号的分子机制的调控（raghothama, 1999）。

2004年ticconi 等发现拟南芥突变体pdr2，在缺磷环境中根系特异性变短，后在2009年的报道中证实，pdr2（phosphate deficiency response 2）定位在内质网上，主要编码p₅型atp蛋白酶(at5g23630)。在低磷条件下，pdr2限制主根的生长，参与根尖分生组织对缺磷机制的响应。研究还发现，pdr2通过和多铜氧化酶lpr1/2的协同作用，影响根系禁止中心的根系发生关键转录因子scr和shr，完成对缺磷条件下根系发生的调控（ticconi,2004, 2009；svistoonoff,2007）。pdr2能够响应的是环境中的局部pi信号,而目前磷信号系统的研究主要集中在以phr2为中心的系统信号调控网络上。

2. 研究的基本内容和问题

2.1研究目标

通过观察ospdr2-rnai材料与野生型水稻不同部位磷含量的变化，检测水稻中参与磷吸收转运基因的表达，研究ospdr2基因部分沉默对水稻吸收、转运再利用的影响。为进一步研究ospdr2在水稻响应环境中磷信号途径中的功能提供证据。

3. 研究的方法与方案

3.1供试水稻材料：

野生型：日本晴( nipponbare)品种 ；

转基因材料：ospdr2-rnai水稻材料

4. 研究创新点

利用PDR2-RNAi沉默材料，进行不同磷水平处理，进行养分生理测定和相关基因表达变化检测。

希望通过生理和分子两个方向，研究OsPDR2在水稻磷吸收、利用再分配过程中的作用。

5. 研究计划与进展

2014年3月，实验材料的发苗，rna的提取，rt-pcr超表达效果的鉴定；

2014年4月上旬至中旬，水培实验，测定相应阶段的磷含量和rna样的采集；

2014年4月下旬，检测水稻中磷吸收、利用再分配过程中相关基因的表达；