AtWRKYx及其靶基因参与植物响应低磷胁迫的分子机制

磷是植物必需的大量元素之一，植物体内的磷含量一般在毫摩尔水平，而土壤中的磷浓度极低，一般只有微摩尔水平，因此植物经常面临低磷胁迫。了解植物如何响应低磷胁迫，对于提高植物耐低磷能力有重要作用。转录因子WRKY家族在拟南芥中有74个成员，其功能方面的研究报道主要集中在抗病方面。我们前期的研究结果发现：在低磷条件下，AtWRKYx 受低磷诱导表达，AtWRKYx的过量表达植株表现低磷敏感表型；利用芯片技术筛选得到AtWRKYx的侯选靶基因，在此基础上利用ChIP实验方法初步证明AtPHOx基因是AtWRKYx的靶基因。本项目将在前期的工作基础上，明确下游靶基因在植物响应低磷胁迫中的作用和AtWRKYx如何调控下游靶基因的表达。本项研究将为阐明植物在转录调控水平响应低磷胁迫的作用机制提供新的理论依据。

WRKY转录因子是植物特有的一类转录因子，拟南芥共有74个WRKY转录因子，已有报道部分WRKY转录因子能参与植物响应生物胁迫和非生物胁迫过程。我们前期的研究结果表明：WRKY6转录因子通过负调控PHO1基因的表达参与植物响应低磷胁迫。本项目研究结果表明WRKY42转录因子参与植物根部向地上部的磷转运和根部的磷吸收。序列比对发现WRKY42与WRKY6的同源性最高，构建WRKY42过量表达材料（Super:WRKY42）和订购WRKY42敲除突变体（wrky42）。低磷胁迫条件，Super:WRKY42表现类似pho1突变体低磷敏感表型；磷含量测定结果显示Super:WRKY42地上部的磷含量明显低于野生型，推测WRKY42可能通过调控PHO1基因的表达来参与植物磷转运。Northern 杂交结果显示在WRKY42过量表达株系中，PHO1的表达量明显被抑制；ChIP结果显示WRKY42能直接结合到PHO1启动子上，说明WRKY42能直接负调控PHO1的表达。启动子序列分析结果发现WRKY42和WRKY6启动子上都有W-box结构。Northern 杂交结果表明WRKY42能抑制WRKY6的表达，同时，WRKY6能抑制WRKY42的表达。ChIP实验结果显示WRKY42能直接结合WRKY6启动子上，同时，WRKY6也能直接结合到WRKY42启动子上，说明WRKY42和WRKY6能互相调控基因的表达。WRKY42除了直接负调控PHO1和WRKY6来参与植物响应低磷胁迫，WRKY42还参与植物根部磷吸收过程。WRKY42过量表达株系的磷吸收效率明显高于野生型，同时，在WRKY42过量表达株系中Pht1;1的表达量明显高于野生型，推测WRKY42能通过调控Pht1;1的表达参与植物的磷吸收。