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于土質中，綠色植物因沒法使用而導致缺Pi威逼。研究發(fā)現Pi挨餓數據信號可誘發(fā)酸性磷酸酶（APase）和有機物的代謝，以從土質中鼓勵固定不動的P，進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胞內Po中回收利用再運用Pi，提升Pi威逼情況下的適應力。

　　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?；w移，包含磷酸酶、P型ATP酶、磷酸化酶和磷酸化轉移酶，一些HAD遺傳基因可做為APases來調整低Pi威逼耐受力。據報道，稻谷ACID PHOSPHATASE 1（OsACP1或OsHAD2）可以快速響應Pi挨餓，但尚不清楚OsACP1的生物化學和生理作用。系統發(fā)育分析表明OsACP1歸屬于PHOSPHO1亞大家族，PHOSPHO1是初次從身體復制出的一種編號酸性磷酸酶的遺傳基因。

　　本科學研究經qRT-PCR確認，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定坐落于內質網和高爾基體。運用CRISPR-Cas9基因編輯技術技術性得到 了acp1敲減突變體，結果看到在Pi充裕和欠缺標準下，突變體生長發(fā)育均受抑止，最后造成生產量減少。OsACP1過表達與以上結果相近（圖1）。在Pi充裕標準下，OsACP1過表達主莖的葉子頂部發(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過表達提升了葉子中Pi的濃度值（圖2）。

　　據報道，擬南芥AtPECP1和AtPECP2（又被取名為AtPS2/AtPPsPase1）在Pi挨餓標準下水解反應硫酸銨乙酰膽堿（PCho）和硫酸銨乙醇胺（PEA）。因為OsACP1對PEA具備較高的磷酸酶活力，因而在OsACP1突變體和過表達株系中檢驗其物質乙醇胺（EA）和相對應乙酰膽堿（Cho）的濃度值，結果發(fā)覺Pi充裕和欠缺標準下，OsACP1過表達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欠缺時的Cho濃度值卻顯著降低。OsACP1過表達主莖的Pi濃度值和不飽和脂肪酸構成發(fā)生了明顯轉變，經進一步檢驗發(fā)覺，在Pi挨餓標準下，OsACP1過表達主莖中OsIPS1、OsPAP10a、OsGDPD2和OsMGD3等好幾個Pi挨餓回應（PSI）遺傳基因的誘發(fā)表述能力顯著小于WT，說明OsACP1對Pi挨餓數據信號具備抑制效果。

　　綜上所述說明，OsACP1做為一種酸性磷酸酶，從內質網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，體細胞內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，該科學研究取得了我國科學基金和中央大學基礎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