转录因子AtWRKYc调控磷转运体基因Pht1;1和/或Pht1;4表达的机制研究

磷是植物必需的大量元素之一，直接参与植物的物质代谢和能量代谢。植物细胞内的磷浓度一般维持在mM水平，而土壤中的有效磷浓度极低，一般低于10uM，因此植物经常面临低磷胁迫。为了抵抗低磷胁迫，植物根组织形成了许多有效的机制来增加磷的吸收效率，例如低磷胁迫条件下，磷转运体基因Pht1;1和Pht1;4表达明显上调、根面积增大、根部分泌有机酸等。我们已有的研究结果发现：低磷胁迫条件下，拟南芥的几个WRKY基因的表达发生明显变化，其中一个WRKY基因（暂时命名为WRKYc）主要在根中表达，并且明显受低磷诱导表达；构建了WRKYc的过量表达材料，发现WRKYc过量表达株系的生长优于野生型；烟草瞬时转化的初步结果表明WRKYc能直接促进Pht1;1的表达，推测WRKYc能通过调控Pht1;1的表达来参与植物根部的磷吸收。

磷是植物必需大量元素之一，参与植物的细胞构成、物质代谢和能量代谢。磷经磷转运体进入植物细胞，拟南芥磷转运体PHT1;1和PHT1;4负责根系的磷吸收。低磷胁迫时，PHT1;1和PHT1;4的表达显著上调，之前未见PHT1;1和PHT1;4转录调控机制的报道。我们首先证明了过量表达PHT1;1能显著提高拟南芥的磷吸收速率，说明低磷胁迫时上调PHT1;1的表达对于植株耐受低磷胁迫有重要作用。转录因子基因WRKY45 受低磷胁迫诱导表达。WRKY45过量表达株系的磷吸收速率和磷含量显著高于野生型，而WRKY45 RNAi材料的磷吸收速率和磷含量低于野生型。qRT-PCR结果显示，WRKY45过量表达株系中PHT1;1的表达上调，低磷胁迫时WRKY45 RNAi材料中PHT1;1表达水平较野生型降低。进一步的EMSA和ChIP实验结果证明WRKY45能直接结合到PHT1;1启动子。遗传证据显示：在WRKY45过量表达株系中敲除PHT1;1能消除过量表达WRKY45所提高的磷吸收速率。以上实验结果说明：低磷胁迫时，WRKY45通过直接结合到PHT1;1启动子正向调控PHT1;1表达，促进植物的磷吸收。. 我们的研究还发现，正常供磷时，转录因子WRKY42参与PHT1;1的调控。WRKY42能直接结合到PHT1;1启动子，促进PHT1;1的表达，促进磷吸收。低磷胁迫时，WRKY42蛋白被降解，解除WRKY42对PHT1;1的调控。. 以上研究结果说明，WRKY45和WRKY42能根据外界环境的磷供应水平精准地调控PHT1;1的表达水平，从而调控植物细胞内的磷稳态。.