基本信息
- 项目名称：
- 磷转运蛋白基因重组载体构建及其转化烟草的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本研究从番茄DNA中克隆磷酸转运蛋白基因LePT1，将基因插入pCAMBIA2300中构建成植物表达载体，然后用农杆菌介导法对烟草实施转化。PCR及测序分析证明外源基因LePT1已整合进烟草植株中。进一步的实验证明转基因植株能在低磷环境中高效吸收磷元素。实验的完成为利用磷转运蛋白基因提高作物对磷元素的吸收能力奠定了基础。含LePT1基因植物表达载体的构建未见报道，研究具有创新性。
- 详细介绍：
- 磷是植物体内核酸、磷脂和ATP的重要组成成分，并且作为植物体内能量转移的物质，能够活化体内蛋白质，调控植物体的整个代谢过程。植物对土壤中磷素的吸收主要以无机磷(Pi)的形式。土壤对磷的强烈吸附使土壤溶液中植物可吸收的可溶性无机磷的含量非常低，通常小于10µmol／L。因此，土壤有效磷的供应状况和植物对磷素营养的吸收能力便成为植物生长发育的主要决定因素之一。 在现实的农业生产中，磷肥的施用往往也存在着一系列的矛盾。一方面，地球上的磷矿作为一种不可再生资源在人类不断的开采利用下逐渐减少。另一方面，过度施用磷肥也会导致进入土壤中的磷在固相表面的吸附和与金属元素形成难溶性化合物而加以积累，使土壤成为无效的“天然磷库”，以至积累了大量的磷素资源而无法被植物体吸收利用；同时，过度施用的磷也会对环境造成巨大的危害，如土壤中磷的流失进入水体中磷的富集可导致水体的富营养化，在磷肥生产及施用过程中也往往带来重金属如镉的污染问题等。因此，改善作物对磷素的吸收和利用对生态和经济都具有重要意义。 LePT1基因是来源于番茄的编码高亲和力磷转运蛋白的基因，属于Phtl家族的成员，在缺磷或不缺磷的根部和地上部均能大量表达，但缺磷增强其表达。 本研究从番茄DNA中克隆磷酸转运蛋白基因LePT1，将基因插入pCAMBIA2300中构建成植物表达载体，然后用农杆菌介导法对烟草实施转化。PCR及测序分析证明外源基因LePT1已整合进烟草植株中。进一步的实验证明转基因植株能在低磷环境中高效吸收磷元素。 实验的完成为利用磷转运蛋白基因提高作物对磷元素的吸收能力奠定了基础，有利于提高作物在低磷营养条件下的适应能力，减少磷肥施用，节约施肥成本，提高农作物的产量，减少环境污染，促进生态良性循环，有重要的应用价值。含LePT1基因植物表达载体的构建未见报道，研究具有创新性。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 提高作物在低磷营养条件下的适应能力，减少磷肥施用，提高农作物的产量，减少环境污染，促进生态良性循环。 从番茄DNA中克隆磷酸转运蛋白基因LePT1，将基因插入pCAMBIA2300中构建成植物表达载体，然后用得到的植物表达载体转化烟草。对转基因植株的PCR及测序分析，证明外源基因已整合进烟草植株中。检测转基因植株，证明用该方法获得的材料能在低磷环境中高效吸收磷酸根离子。
科学性、先进性及独特之处
- 构建含LePT1基因的植物表达载体，将LePT1基因转入烟草，获得高效吸收磷素的转基因材料，为利用磷转运蛋白基因提高作物对磷元素的吸收能力奠定了基础，有重要的应用价值。 含LePT1基因植物表达载体的构建未见报道，本项目具有创新性。
应用价值和现实意义
- 将LePT1基因转入烟草，获得高效吸收磷素的转基因材料。为LePT1基因转化至其他作物奠定基础。 利用转化磷转运蛋白基因的方法，可以提高作物在低磷营养条件下的适应能力，减少磷肥施用，节约施肥成本，促进生态良性循环。改善作物对磷素的吸收和利用对生态和经济都具有重要意义。
学术论文摘要
- 从番茄DNA中克隆磷酸转运蛋白基因LePT1，将基因插入pCAMBIA2300中构建成植物表达载体，然后用得到的植物表达载体转化烟草（农杆菌介导法），筛选出抗性苗。对转基因植株的生物学分析表明，外源基因已整合进转基因植株中。对转基因烟草吸收磷能力的研究证明转基因材料在低磷环境中对磷的吸收强于野生型。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 无
同类课题研究水平概述
- 土壤有效磷的供应是植物生长发育的决定因素之一。植物对磷的吸收是一个由磷酸根转运蛋白介导的跨质膜的转运过程。高等植物对磷酸根的吸收有两大系统：低亲和力系统和高亲和力系统。一般认为低亲和力系统是组成型表达系统，是磷素供应充足条件下植物吸收和转运磷的系统，只能将细胞外的高浓度有效磷跨膜转运到细胞内；而高亲和力系统大多是受磷的缺乏而诱导表达的系统，对于吸收根际低浓度的磷起到重要的作用，可将细胞外的低磷跨膜转运到细胞内。研究证明，LePT1是一个编码磷转运蛋白的基因。LePT1的转运功能通过回补了一个缺乏高亲和力磷转运机制的酵母突变体PM971而获得了证明。 本项目构建了含LePT1基因的植物表达载体，并且用构建的载体转化烟草，获得了转基因植株，并且进一步检测了转基因材料的磷吸收能力，证明在低磷环境中转基因烟草的磷吸收能力强于野生型，从而为利用磷转运蛋白基因提高作物对磷元素的吸收能力奠定了基础，有重要的应用价值。 含LePT1基因植物表达载体的构建未见报道，本项目具有创新性。
