[发明专利]酸性磷酸酶在苜蓿根瘤和菌根共生中的功能研究方法

说明书

本发明公开了豆科植物研究领域的酸性磷酸酶在苜蓿根瘤和菌根共生中的功能研究方法，所述的研究方法包括以下步骤：1)挑选蒺藜苜蓿种子，并进行表面灭菌、催芽和萌发；2)不同磷浓度条件下，对蒺藜苜蓿接种苜蓿中华根瘤菌和蒺藜苜蓿接种丛枝状菌根真菌分别进行盆栽试验；3)检测MtPAP2在苜蓿根瘤中的组织特异性表达和MtPAP2在苜蓿菌根中的组织特异性表达以及磷对MtPAP2基因表达的影响、磷对苜蓿根瘤的影响、磷对苜蓿菌根的影响；4)利用时空表达、启动子组织定位、超表达、沉默方法研究苜蓿与根瘤菌、菌根真菌共生过程中的作用。通过获得了直接实验证据，为植物响应低磷胁迫和协调机体自身磷稳态的分子机制提供新见解。

技术领域

本发明涉及豆科植物研究技术领域，具体为酸性磷酸酶在苜蓿根瘤和菌根共生中的功能研究方法。

背景技术

豆科植物与根瘤菌或AM真菌形成的共生体系对于农业可持续化发展具有重要意义。根瘤菌与豆科植物的生物固氮过程主要为植物提供生长所需的氮源，而AM真菌能够改善植物体内的磷稳态；同时氮和磷是植物生长发育所必须的两种大量元素，而土壤中匮乏的磷含量不仅影响豆科作物的生长，还对豆科植物的共生固氮产生不良影响。

目前豆科植物PAP家族基因的研究多集中于协助植物应对磷胁迫和改善植物体的磷营养，但是对于该家族的蛋白在植物与微生物共生过程中的功能却是少有报道。紫色酸性磷酸酶(purpleacidphosphatase，PAP)是酸性磷酸酶中最主要的一类，对于活化植物根际周围的有机态磷及促进植物组织内有机磷的分解和循环利用发挥着重要作用。本研究选择了在根瘤和菌根中高量表达的MtPAP2以及受低磷和根瘤诱导表达的MtPAP3为研究对象，研究PAP蛋白在豆科植物与微生物共生中的功能和作用机理，期望能为阐明PAP蛋白在植物生长发育中的调控机制提供依据；同时不受磷诱导的MtPAP2与受低磷胁迫诱导的MtPAP3表达模式的不同，表明其在植物磷代谢过程中具有不同的功能，研究MtPAP2与MtPAP3在苜蓿结瘤过程中的表达及功能，能更有助于理解植物内PAP家族成员间的相互作用，为植物响应低磷胁迫和协调机体自身磷稳态的分子机制提供新的看法和见解。

MtPAP2在接种根瘤菌或AM真菌(Rhizophagusirregularis)后，其在根或根瘤中的转录水平显著上升；此外，结合激光显微切割技术在植物与根瘤菌及AM真菌共生中应用的转录组数据，结果显示MtPAP2在根瘤固氮区的转录水平明显高于根瘤其它部位；同时，该基因在含丛枝的皮层细胞中的转录水平最高；这些转录组数据暗示了MtPAP2在蒺藜苜蓿与根瘤菌以及AM真菌共生中发挥着重要作用，即以MtPAP2基因作为最终的研究对象。

基于此，本发明设计了酸性磷酸酶在苜蓿根瘤和菌根共生中的功能研究方法，以解决上述提到的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供酸性磷酸酶在苜蓿根瘤和菌根共生中的功能研究方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：酸性磷酸酶在苜蓿根瘤和菌根共生中的功能研究方法，所述的研究方法包括以下步骤：

1)挑选蒺藜苜蓿种子，并进行表面灭菌、催芽和萌发；

2)不同磷浓度条件下，对蒺藜苜蓿接种苜蓿中华根瘤菌和蒺藜苜蓿接种丛枝状菌根真菌分别进行盆栽试验；

3)检测MtPAP2在苜蓿根瘤中的组织特异性表达和MtPAP2在苜蓿菌根中的组织特异性表达以及磷对MtPAP2基因表达的影响、磷对苜蓿根瘤的影响、磷对苜蓿菌根的影响；

4)利用时空表达、启动子组织定位、超表达、沉默方法研究苜蓿与根瘤菌、菌根真菌共生过程中的作用。

优选的，所述步骤1)的具体步骤为：

(1)挑选大小均一的蒺藜苜蓿A17种子；

(2)用手术刀片或注射器针头在种子表面轻划一下，肉眼能看到轻微的划痕即可；