水稻低磷响应顺式作用元件B-motif结合蛋白的鉴定及其分子调控机制研究

Chemical fertilizer has been over applied on rice production in China, which has been heavily threatening the environment and wasting the mineral resources. Enhancing Pi-acquisition and utilization efficiency in rice has great significance for reducing chemical fertilizer application. Therefore, it is very important to comprehensively understand the Pi-signaling regulation pathway. It is well known that P1BS and B-motif are the most important two cis-elements in regulating Pi-deficient stress response in plant. Although it has been well demonstrated that PHR1-subfamily proteins physically bind to P1BS to regulate downstream genes, the factor mediates the B-motif dependent Pi-signaling transduction is remain obscure. Basing on our previous research results, we identified a candidate B-motif binding protein (designed as OsBMBP1) by the method of yeast-one-hybrids assay from the rice cDNA library. OsBMBP1 is a new MYB transcription factor. The preliminary data indicates that OsBMBP1 is involved in Pi signaling in rice. In the current project, we will use the microarray analysis and yeast two hybridization to analyze the regulation and interaction system of OsBMBP1. Together with the physiological characterization, we would like to dissert the B-motif how rice response to the low phosphate stress.

我国水稻生产过度依赖化肥投入，造成严重的环境污染与资源浪费。提高水稻对磷养分的吸收利用效率对化肥减施具有重要意义。因此，深入了解磷信号调控网络至关重要。在植物应答低磷胁迫过程中，P1BS与B-motif是已知最重要的两个磷饥饿响应顺式作用元件。PHR1 家族蛋白通过结合P1BS介导磷信号传递已经阐明，但是什么因子通过B-motif转导磷信号仍然未知。本课题组在前期的研究中从水稻酵母单杂cDNA文库中筛选到了B-motif的一个结合因子OsBMBP1 (B-motif Binding Protein 1)，基因克隆研究发现该基因编码一个含有MYB保守结构域的转录因子。初步研究结果表明，该转录因子参与磷信号调控。本研究将围绕OsBMBP1参与的低磷胁迫应答调控体系，利用芯片分析系统、蛋白与核酸互作分析、以及养分生理实验，探讨水稻应答低磷胁迫的分子生理机制，为培育耐低磷作物提供理论指导。

我国水稻生产过度依赖化肥投入，造成严重的环境污染与资源浪费。提高水稻对磷养分的吸收利用效率对化肥减施具有重要意义。因此，深入了解磷信号调控网络至关重要。在植物应答低磷胁迫过程中，P1BS与B-motif是已知最重要的两个磷饥饿响应顺式作用元件。PHR1家族蛋白通过结合P1BS介导磷信号传递已经阐明，但是什么因子通过B-motif转导磷信号仍然未知。为了研究这个问题，本项目从水稻酵母单杂cDNA文库中筛选到了B-motif的一个结合因OsBMBP1 ( B-motif Binding Protein 1)，基因克隆研究发现该基因编码一个含有MYB保守结构域的转录因子。酵母单杂和EMSA实验结果表明，OsBMBP1 能结合B-motif基序。基因表达及GUS组织切片染色分析发现，OsBMBP1在根和叶都大量表达，在叶鞘，茎节，雌蕊，种子也能检测到OsBMBP1的表达信号，暗示OsBMBP1在水稻生长发育方面有重要作用。此外，生理生化和遗传分析表明OsBMBP1能与OsPHR2相互作用共同调控缺磷信号，同时也能各自单独调控缺磷响应基因的表达。另外，OsBMBP1与OsPHR2同时突变会导致水稻对缺磷胁迫超敏感，严重抑制植株的生长，这说明OsBMBP1与OsPHR2遗传上有一定的加性。因此，上述研究结果表明，水稻除了已有的OsPHR2介导的磷信号调控路径外，还存在OsBMBP1依赖的调控路径，同时两条调控路径也能协同作用调控缺磷信号。相关调控机制的解析将为培育耐低磷作物提供理论指导。