林业科学

作者：张漪曼,路龙俊,张毓婷,杨琪,韩潇,童再康,张俊红*

单位：浙江农林大学　省部共建亚热带森林培育国家重点实验室　杭州 311300

关键词：闽楠,紫色酸性磷酸酶,低磷胁迫,基因家族,无机磷含量

基金：浙江省农业新品种选育重大科技专项（2021C02070-10）。

目的: 紫色酸性磷酸酶（PAPs）是应对低磷胁迫的重要酸性磷酸酶，筛选响应低磷胁迫的闽楠PAPs基因，并进行功能验证，探究闽楠适应低磷胁迫下的响应机制，为培育闽楠磷高效利用种质提供理论依据。方法: 基于闽楠全基因组数据，通过blastp同源比对及hmmersearch对闽楠PAPs基因家族进行鉴定及生信分析，与拟南芥和挪威云杉PAPs蛋白序列比对，构建系统进化树。通过对闽楠2个家系（靖安3号和宜丰5号）苗在不同磷含量（0 mmol·L?1 KH2PO4和1 mmol·L?1 KH2PO4）处理下的光合荧光参数、无机磷含量、酸性磷酸酶（ACP）活性及PAPs表达量进行分析，筛选了3个PbPAPs进行后续基因功能研究。结果: 在闽楠全基因组中鉴定到22个PbPAPs基因，均含有Metallophos结构域，不均匀分布于10条染色体，氨基酸长度326~648 aa，大部分基因等电点小于7，外显子数量2~13个，共有2对串联重复和4对片段重复，系统进化树分为3组。低磷胁迫下2个家系苗主根伸长抑制，根毛密度和根表面积增加；净光合速率和Fv/Fm值均显著下降，而ACP活性显著升高；靖安3号叶片无机磷含量先下降后有所上升，宜丰5号变化较平稳，靖安3号处理7天后根无机磷含量显著下降，宜丰5号处理21天根无机磷含量显著下降，而处理后期变化趋势相近。经RT-qPCR分析，低磷诱导PbPAP10a、PbPAP15a和PbPAP26基因表达。分别通过发根农杆菌和根癌农杆菌介导遗传转化获得PbPAP10a、PbPAP15a和PbPAP26基因的过表达闽楠根系及转基因拟南芥，其ACP活性显著增强，无机磷含量显著升高，表明过表达PbPAPs基因可提高ACP活性和无机磷含量。结论: 闽楠对低磷胁迫有较高耐受性，且宜丰5号比靖安3号对低磷胁迫的耐受性更高，适用于瘠薄林地或酸性低磷林地造林，过表达闽楠PAPs基因可提高ACP活性和无机磷含量，助力于闽楠对低磷环境的适应性。

来源：2025年第5期

《林业科学》期刊编辑部

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