磷（P）是全部生物所必要的水溶肥料之一，在土壤環(huán)境中以無機(jī)物聚磷酸鹽（Pi）和甲基對硫磷（Po）的方式存有，在其中綠色植物只有消化吸收水溶Pi。雖然P在地層中含水量豐富多彩，但它一般以Po或與其它金屬材料固定不動的方式出現(xiàn)于土質(zhì)中，綠色植物因沒法使用而導(dǎo)致缺Pi威逼。研究發(fā)現(xiàn)Pi挨餓數(shù)據(jù)信號可誘發(fā)酸性磷酸酶（APase）和有機(jī)物的代謝，以從土質(zhì)中鼓勵固定不動的P，進(jìn)而釋放出來和提高可供綠色植物吸附的Pi。除提升自然環(huán)境中P的消化吸收高效率外，綠色植物還可從人體細(xì)胞內(nèi)Po中回收利用再運(yùn)用Pi，提升Pi威逼情況下的適應(yīng)力。

　　HAD超家族以病菌中的鹵代酸脫鹵酶取名，在其中大部分參加磷酰基遷移，包含磷酸酶、P型ATP酶、磷酸化酶和磷酸化轉(zhuǎn)移酶，一些HAD遺傳基因可做為APases來調(diào)整低Pi威逼耐受力。據(jù)報(bào)道，稻谷ACID PHOSPHATASE 1（OsACP1或OsHAD2）可以快速響應(yīng)Pi挨餓，但尚不清楚OsACP1的生物化學(xué)和生理作用。系統(tǒng)發(fā)育分析表明OsACP1歸屬于PHOSPHO1亞大家族，PHOSPHO1是初次從身體復(fù)制出的一種編號酸性磷酸酶的遺傳基因。

　　本科學(xué)研究經(jīng)qRT-PCR確認(rèn)，葉和根中的OsACP1在Pi挨餓解決的第7天被明顯誘發(fā)表述。在第二信使Mg2 存有狀況下，OsACP1具備較高的酸性磷酸酶活力，且具備普遍的Po底物可選擇性?，摴庥^查表明，OsACP1定坐落于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體。運(yùn)用CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)技術(shù)性得到 了acp1敲減突變體，結(jié)果看到在Pi充裕和欠缺標(biāo)準(zhǔn)下，突變體生長發(fā)育均受抑止，最后造成生產(chǎn)量減少。OsACP1過表達(dá)與以上結(jié)果相近（圖1）。在Pi充裕標(biāo)準(zhǔn)下，OsACP1過表達(dá)主莖的葉子頂部發(fā)生萎縮基因型，這也是稻谷中Pi過多累積的典型癥狀，說明OsACP1過表達(dá)提升了葉子中Pi的濃度值（圖2）。

　　據(jù)報(bào)道，擬南芥AtPECP1和AtPECP2（又被取名為AtPS2/AtPPsPase1）在Pi挨餓標(biāo)準(zhǔn)下水解反應(yīng)硫酸銨乙酰膽堿（PCho）和硫酸銨乙醇胺（PEA）。因?yàn)镺sACP1對PEA具備較高的磷酸酶活力，因而在OsACP1突變體和過表達(dá)株系中檢驗(yàn)其物質(zhì)乙醇胺（EA）和相對應(yīng)乙酰膽堿（Cho）的濃度值，結(jié)果發(fā)覺Pi充裕和欠缺標(biāo)準(zhǔn)下，OsACP1過表達(dá)均使二者的含量明顯提升，反過來，OsACP1作用缺少并不危害稻谷中EA的濃度值，但其在Pi欠缺時(shí)的Cho濃度值卻顯著降低。OsACP1過表達(dá)主莖的Pi濃度值和不飽和脂肪酸構(gòu)成發(fā)生了明顯轉(zhuǎn)變，經(jīng)進(jìn)一步檢驗(yàn)發(fā)覺，在Pi挨餓標(biāo)準(zhǔn)下，OsACP1過表達(dá)主莖中OsIPS1、OsPAP10a、OsGDPD2和OsMGD3等好幾個(gè)Pi挨餓回應(yīng)（PSI）遺傳基因的誘發(fā)表述能力顯著小于WT，說明OsACP1對Pi挨餓數(shù)據(jù)信號具備抑制效果。

　　綜上所述說明，OsACP1做為一種酸性磷酸酶，從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中的非必不可少磷酸酯中回收利用Pi，以保持稻谷Pi穩(wěn)定，體細(xì)胞內(nèi)磷酸酯類釋放出來的Pi會減輕Pi威逼反映。我院博士生鄧素仁為文中第一作者，該科學(xué)研究取得了我國科學(xué)基金和中央大學(xué)基礎(chǔ)研究股票基金的支助與適用。

　　【英文摘要】

　　The concentration and homeostasis of intracellular phosphate （Pi） are crucial for sustaining cell metabolism and growth. During short-term Pi starvation, intracellular Pi is maintained relatively constant at the expense of vacuolar Pi. After the vacuolar stored Pi is exhausted, the plant cells induce the synthesis of intracellular acid phosphatase （APase） to recycle Pi from expendable organic phosphate （Po）。 In this study, the expression, enzymatic activity and subcellular localization of ACID PHOSPHATASE 1 （OsACP1） were determined. OsACP1 expression is specifically induced in almost all cell types of leaves and roots under Pi stress conditions. OsACP1 encodes an acid phosphatase with broad Po substrates and localizes in the endoplasmic reticulum （ER） and Golgi apparatus （GA）。 Phylogenic analysis demonstrates that OsACP1 has a similar structure with human acid phosphatase PHOSPHO1. Overexpression or mutation of OsACP1 affected Po degradation and utilization, which further influenced plant growth and productivity under both Pi-sufficient and Pi-deficient conditions. Moreover, overexpression of OsACP1 significantly affected intracellular Pi homeostasis and Pi starvation signalling. We concluded that OsACP1 is an active acid phosphatase that regulates rice growth under Pi stress conditions by recycling Pi from Po in the ER and GA.

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　　畢業(yè)論文連接：

　　https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14191