吳珊林丹

（1. 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院，成都 611130；2. 成都丹鳳科技有限公司，成都 611130）

玉米磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因ZmPht3；1的克隆和功能分析

吳珊1林丹2

（1. 成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院，成都 611130；2. 成都丹鳳科技有限公司，成都 611130）

Pht3（phosphate transporter 3）磷轉(zhuǎn)運(yùn)子家族屬于一類低親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在調(diào)節(jié)植株體內(nèi)磷素的動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用。為了初步探討玉米中ZmPht3；1基因的結(jié)構(gòu)特征及其磷饑餓的響應(yīng)機(jī)制，利用同源克隆的方法從耐低磷玉米自交系Mo17中分離得到ZmPht3；1基因，并運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR和亞細(xì)胞定位的方法對(duì)其進(jìn)行深入研究。結(jié)果表明，ZmPht3；1的編碼區(qū)全長(zhǎng)1 101 bp，編碼366個(gè)氨基酸，含有典型的線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)家族（mitochondrial carrier family，MCF）結(jié)構(gòu)特征與6個(gè)疏水跨膜結(jié)構(gòu)。熒光定量PCR分析表明，該基因在兩個(gè)極端材料的根系與葉片中均有表達(dá)，而表達(dá)模式差異顯著，在耐低磷玉米自交系Mo17的根系和葉片中表現(xiàn)為缺磷脅迫前期的一般性反應(yīng)和后期的特異性反應(yīng)。轉(zhuǎn)化煙草的亞細(xì)胞定位結(jié)果顯示，ZmPht3；1主要分布于細(xì)胞膜上，可能是一個(gè)雙親和轉(zhuǎn)運(yùn)體，在玉米響應(yīng)磷饑餓脅迫過(guò)程中發(fā)揮重要的適應(yīng)性調(diào)節(jié)作用。

玉米；磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；基因表達(dá)；亞細(xì)胞定位

玉米是集糧飼經(jīng)于一體的栽培作物，在全球范圍內(nèi)廣泛種植。提高糧食作物的產(chǎn)量是滿足全球人口指數(shù)增長(zhǎng)的重要前提和基礎(chǔ)。但在玉米生產(chǎn)上一直面臨土壤有效磷濃度低和磷素利用率低的制約［1-3］，嚴(yán)重影響了玉米的品質(zhì)和產(chǎn)量，磷作為一種不可再生的資源而備受關(guān)注。在植物的生長(zhǎng)和發(fā)

育中，磷作為三大營(yíng)養(yǎng)元素之一，在能量轉(zhuǎn)移和代謝調(diào)節(jié)以及抗逆性等過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。而磷在土壤中極易被螯合固定且利用率低，提高作物耐低磷能力和磷高效利用水平是一個(gè)全球性的研究熱點(diǎn)［4］。因此，發(fā)掘提高玉米低磷脅迫能力的基因，為分子育種改良玉米基因資源提供基礎(chǔ)，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。

在長(zhǎng)期的磷饑餓脅迫下，植物進(jìn)化出以根系形態(tài)結(jié)構(gòu)變化為主的形態(tài)學(xué)變化［5］和代謝通路中生理生化的綜合調(diào)節(jié)，以及低磷脅迫適應(yīng)性相關(guān)基因分子水平表達(dá)調(diào)控［6，7］等復(fù)雜的適應(yīng)性機(jī)制來(lái)滿足自身生長(zhǎng)發(fā)育的需要。已有的研究發(fā)現(xiàn)，分子水平的適應(yīng)性調(diào)節(jié)基因主要包括紫色酸性磷酸酶基因PAPs［8］、核糖核酸酶基因Rnase［9］、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因PEPC［10］、焦磷酸酶基因［11］、轉(zhuǎn)錄因子PHR［12］和ARF［13］以及磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因PHT［6］等。其中磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)植物磷素營(yíng)養(yǎng)的吸收和利用至關(guān)重要，按基因序列的相似性和功能的保守性，可將植物基因組中的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白分為五大家族，分別為Pht1、Pht2、Pht3、Pho1和Pho2［14］。

隨著玉米自交系B73全基因組測(cè)序的完成，為分子水平上進(jìn)行抗逆相關(guān)基因的克隆和功能研究提供了便利。本研究即是通過(guò)同源克隆的方法，在極端耐低磷玉米自交系中克隆得到一個(gè)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因ZmPht3；1，并利用熒光定量PCR的方法分析其時(shí)空表達(dá)模式，結(jié)合亞細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)初步探索其可能的生物學(xué)功能，旨在為玉米分子育種的耐低磷遺傳改良奠定試驗(yàn)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)材料和處理 選用玉米耐低磷自交系Mo17和低磷敏感自交系B73為試驗(yàn)材料［15，16］，以3%的雙氧水浸泡處理30 min，并用無(wú)菌水沖洗3次，置于培養(yǎng)皿中浸種催芽至萌發(fā)，再播入無(wú)菌蛭石中恒溫光照培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度控制為白天28℃，夜間22℃，每天光照12 h。玉米幼苗長(zhǎng)至三葉期，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的植株移至營(yíng)養(yǎng)液中進(jìn)行水培。分別進(jìn)行6、12、24和72 h的磷脅迫（缺磷營(yíng)養(yǎng)液）處理，根和葉均3株混合取樣。同時(shí)在各相應(yīng)處理時(shí)段以全營(yíng)養(yǎng)液（供磷水平為1 mmol/L）培養(yǎng)為對(duì)照，培養(yǎng)條件不變。營(yíng)養(yǎng)液配制參考Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配方，脅迫處理組和對(duì)照組取材后迅速置于液氮中速凍，-80℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法

1.2.1 總RNA提取以及cDNA第一鏈合成 利用Aidlab公司（北京）的EASYspin plus植物RNA提取試劑盒分別提取Mo17和B73在低磷脅迫處理和正常對(duì)照組各個(gè)時(shí)間段的總RNA。1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)總RNA的完整性，-80℃保存?zhèn)溆?。分別以總RNA為模板，按照TaKaRa公司的反轉(zhuǎn)錄試劑盒（Code：DRR037A）反轉(zhuǎn)錄合成cDNA，-20℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 基因克隆 參照玉米基因組網(wǎng)站MaizeGDB（http://www.maizegdb.org/）中玉米B73的cDNA序列和CDS序列，用Primer5.0設(shè)計(jì)特異性引物（F：5'-CACGAGAGAGACGAATCT-3'，R：5'-TGATCTCAGGGAACACAG-3'），以Mo17的cDNA為模板進(jìn)行ZmPht3；1同源序列克隆。高保真酶KOD FX Neo（Toyobo） 擴(kuò) 增 體 系 包 含2×Buffer、200 μmol/L dNTP、0.2 μmol/L上下游引物、0.5 U DNA聚合酶、1 μL cDNA模板。擴(kuò)增程序?yàn)椋?5℃預(yù)變性2 min；98℃ 10 s，54.5℃ 20 s，68℃ 1 min，40個(gè)循環(huán)；68℃延伸3 min，4℃保存。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)1.2%的瓊脂糖凝膠電泳分離、檢測(cè)，將目標(biāo)條帶切下后，用OMEGA公司的DNA凝膠回收試劑盒回收、純化，并連接pEASY-Blunt載體（北京全式金公司）轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α，將挑取的陽(yáng)性克隆菌液進(jìn)行ABI 3730測(cè)序，并對(duì)測(cè)序結(jié)果進(jìn)行序列比對(duì)驗(yàn)證。

1.2.3 序列分析 根據(jù)測(cè)序驗(yàn)證的基因序列，用NCBI Conserved Domain Database（http://www.ncbi. nlm.nih.gov/Structure/index.shtml）對(duì)其編碼蛋白功能域進(jìn)行預(yù)測(cè)。利用SOPMA軟件在線預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)類型及其分子量和等電點(diǎn)等理化特性。利用在線工具HMMTOP、Signal P V4.0、SMART V4.0［17］和Cello v.2.5［18］等分析克隆基因是否含有跨膜區(qū)、信號(hào)肽以及功能域和亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)。

1.2.4 基因表達(dá)分析 依據(jù)克隆基因的測(cè)序結(jié)果，在其非保守區(qū)設(shè)計(jì)特異性引物，并以玉米基

因18S（F：5'-CTGAGAAACGGCTACCACA-3'，R：5'-CCCAAGGTCCAACTACGAG-3'）作為內(nèi)參對(duì)照，對(duì)不同處理的樣品進(jìn)行qRT-PCR。將反轉(zhuǎn)錄合成的cDNA稀釋10倍作為qRT-PCR的模板。按照SsoFastTMEvaGreen?Supermix試劑盒（Bio-Rad公司）說(shuō)明配制反應(yīng)體系，在Bio-Rad CFX96TMPCR儀上進(jìn)行擴(kuò)增，每個(gè)樣品設(shè)3個(gè)技術(shù)重復(fù)。反應(yīng)體系總體積為10 μL，包含2×EvaGreen Supermix 5 μL，cDNA模板1 μL，上下游引物各0.2 μL，ddH2O 3.6 μL。反應(yīng)程序設(shè)定為：98℃預(yù)變性2 min；98℃ 2 s，54.6℃（內(nèi)參基因18S為58℃）10 s，并在此溫度收集熒光，讀板（Plate Read）共40個(gè)循環(huán)。之后從65℃開始，以每步0.5℃的溫度梯度升高至95℃，每步溫度保持1 s并讀板，繪制熔解曲線。采用2-ΔΔCT法分析數(shù)據(jù)計(jì)算基因的相對(duì)表達(dá)量。

1.2.5 亞細(xì)胞定位檢測(cè) 依據(jù)克隆基因的測(cè)序結(jié)果，設(shè)計(jì)并合成含有限制性酶切位點(diǎn)的引物，上游引物為：5'-TAGGATCCATGGCGCTCTCCGAC-3'，下游引物為：5'-CGGTCGACTCAAGCACTGGCTTTCAA-3'（下劃線部分分別為BamH I和Sal I酶切位點(diǎn)）。通過(guò)酶切連接的方法將純化后的PCR產(chǎn)物與改造后的表達(dá)載體pCAMBIA2300-eGFP連接構(gòu)建融合表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化大腸桿菌DH5α并擴(kuò)大培養(yǎng)陽(yáng)性菌液提取質(zhì)粒。分別將測(cè)序鑒定正確的重組質(zhì)粒和空載體質(zhì)粒（對(duì)照試驗(yàn)組）轉(zhuǎn)化農(nóng)桿菌GV3101，涂板后置于28℃培養(yǎng)48 h挑取單菌落進(jìn)行菌液PCR檢測(cè)和測(cè)序驗(yàn)證。再將測(cè)序驗(yàn)證的陽(yáng)性單克隆擴(kuò)大培養(yǎng)12 h，收集菌體并用10 mmol/L的MgCl2懸浮混勻。采用注射滲透法轉(zhuǎn)化本生煙草，正常培養(yǎng)36 h后用于共聚焦顯微鏡檢測(cè)。

2 結(jié)果

2.1 基因克隆和序列分析

圖1 ZmPht3；1的全長(zhǎng)CDS序列及其推導(dǎo)的氨基酸序列

通過(guò)RT-PCR的方法，根據(jù)玉米B73的參考序列設(shè)計(jì)的特異性引物，以耐低磷玉米自交系Mo17的cDNA為模板，擴(kuò)增獲得ZmPht3；1的CDS序列。測(cè)序驗(yàn)證后分析發(fā)現(xiàn)該基因開放閱讀框全長(zhǎng)1 101 bp，編碼366個(gè)氨基酸（圖1），分子量為38.65 kD，等電點(diǎn)（pI）為9.29，其中親水氨基酸只有84個(gè)，

疏水氨基酸為150個(gè)。保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)顯示該編碼區(qū)包含有Mito_carr超家族（圖2），結(jié)構(gòu)特征與線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)家族（mitochondrial carrier family，MCF）高度一致，是行使其特定生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。6個(gè)保守的跨膜區(qū)與5段親水序列相間連接，N端和C端序列均位于膜外側(cè)基質(zhì)面，膜內(nèi)側(cè)的親水環(huán)為一段極端保守的基序Px［D/E］xx［R/K］。氨基酸序列的功能性修飾位點(diǎn)分析表明，該序列中不存在N連接的糖基化位點(diǎn)，但包含有一個(gè)潛在的酪氨酸激酶II的磷酸化位點(diǎn)（圖1）。推導(dǎo)的氨基酸序列疏水性分析結(jié)果（圖3），進(jìn)一步證實(shí)了該基因具有6個(gè)疏水的跨膜結(jié)構(gòu)。Cello v2.5預(yù)測(cè)顯示該基因的表達(dá)蛋白定位于細(xì)胞膜周質(zhì)。

圖2 ZmPht3；1的保守結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)

圖3 ZmPht3；1的疏水性分析

2.2 基因表達(dá)分析

為了探究基因ZmPht3；1的時(shí)空表達(dá)特征，對(duì)耐低磷自交系Mo17和低磷敏感自交系B73分別進(jìn)行缺磷脅迫處理，并通過(guò)熒光定量PCR的方法，檢測(cè)該基因在根系和葉片中的表達(dá)模式差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖4）表明，ZmPht3；1 在根系與葉片中的表達(dá)模式在兩個(gè)極端材料中差異顯著。在低磷敏感自交系B73根系與葉片中的表達(dá)模式極為相似，表達(dá)水平整體上表現(xiàn)為一定程度的動(dòng)態(tài)平衡（圖4-A）。缺磷脅迫早期6 h時(shí)，在根系與葉片中均強(qiáng)烈響應(yīng)缺磷環(huán)境，顯著的下調(diào)抑制表達(dá)；脅迫中期，表現(xiàn)為對(duì)缺磷環(huán)境的適應(yīng)性，表達(dá)量有所增加；在脅迫后期（72 h）的相對(duì)表達(dá)量又下降至穩(wěn)態(tài)水平。而在耐低磷自交系Mo17的根系與葉片中，ZmPht3；1的表達(dá)模式截然相反（圖4-B）。缺磷脅迫早期，在根系與葉片中均誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，但隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，脅迫中期在葉片中的相對(duì)表達(dá)量繼續(xù)增加，而在根系中表現(xiàn)為下調(diào)的抑制表達(dá)。在脅迫后期，葉片中ZmPht3；1的相對(duì)表達(dá)量逐步降低，在72 h時(shí)達(dá)到最低值；而在根系中顯著的上調(diào)增強(qiáng)表達(dá)，在72 h時(shí)達(dá)到最高值，表現(xiàn)為對(duì)缺磷脅迫環(huán)境的誘導(dǎo)表達(dá)現(xiàn)象，這可能與該材料對(duì)磷環(huán)境的敏感性和適應(yīng)性有關(guān)。

圖4 ZmPht3；1在B73（A）和Mo17（B）根系與葉片中的表達(dá)模式

2.3 亞細(xì)胞定位分析

為了驗(yàn)證該基因表達(dá)蛋白亞細(xì)胞定位的在線預(yù)測(cè)結(jié)果，構(gòu)建了融合表達(dá)載體pCAMBIA2300-ZmPht3；1-eGFP，并以空載體pCAMBIA2300-eGFP

為對(duì)照。通過(guò)注射農(nóng)桿菌滲透法轉(zhuǎn)化本生煙草，經(jīng)10 μmol/L的FM4-64染色后，置于熒光顯微鏡上進(jìn)行鏡檢觀察，再用共聚焦顯微鏡成像（圖5）。結(jié)果顯示，空載體pCAMBIA2300-eGFP表達(dá)的綠色熒光蛋白分布于整個(gè)細(xì)胞（圖5-B），而染色劑FM4-64將細(xì)胞膜染成紅色（圖5-D），重組質(zhì)粒pCAMBIA2300-ZmPht3；1-eGFP 表達(dá)的融合蛋白分布于細(xì)胞膜和細(xì)胞膜周質(zhì)（圖5-E），與基因序列在線預(yù)測(cè)（Cello v.2.5）的亞細(xì)胞定位結(jié)果一致，初步證實(shí)ZmPht3；1定位于細(xì)胞膜或其周質(zhì)。

圖5 融合蛋白ZmPht3；1-eGFP在煙草中的亞細(xì)胞定位

3 討論

隨著測(cè)序技術(shù)和基因組學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多物種的全基因組序列測(cè)序完成，為分子水平上鑒定和克隆特定的功能基因提供了便利。本研究利用同源克隆的方法，在耐低磷玉米自交系Mo17中克隆得到一個(gè)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因ZmPht3；1，并對(duì)該基因的序列進(jìn)行生物信息學(xué)預(yù)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)其翻譯氨基酸的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征與MCF高度一致（圖1-圖3），并且膜內(nèi)側(cè)的親水環(huán)包含一段MCF家族所特有的基序Px［D/E］xx［R/K］［19］，暗示該家族基因在進(jìn)化中相對(duì)保守。本研究發(fā)現(xiàn)ZmPht3；1蛋白定位于細(xì)胞膜上，同時(shí)基因序列的功能性修飾預(yù)測(cè)顯示在親水環(huán)中存在一個(gè)酪氨酸激酶II的磷酸化位點(diǎn)（圖1），可能與其在低磷信號(hào)的識(shí)別和傳導(dǎo)中作出響應(yīng)有關(guān)。

磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因作為一類具有特定生物學(xué)功能的功能基因，在植物響應(yīng)磷脅迫過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用［6，10］。根據(jù)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)土壤中可溶性磷吸附能力的差異，可將其劃分為高親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Km值為1.8-9.9 μmol/L）和低親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Km值為mmol/L數(shù)量級(jí)）［20］。其中屬于高親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的Pht1家族是H2PO4-/ nH+共運(yùn)體［21］，而歸屬于低親和力的線粒體轉(zhuǎn)運(yùn)家族（MCF）的Pht3主要位于線粒體膜或質(zhì)膜上，負(fù)責(zé)將細(xì)胞質(zhì)中無(wú)機(jī)磷轉(zhuǎn)入質(zhì)體［22］，維持植株體內(nèi)的磷素循環(huán)和再利用。不同磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因家族間存在功能分化，而同一家族中部分成員之間的生物學(xué)功能存在補(bǔ)償效應(yīng)或疊加效應(yīng)［23］。有研究表明，玉米中屬于高親和力的Pht1家族基因ZmPht1；9響應(yīng)低磷脅迫誘導(dǎo)，但主要功能是調(diào)節(jié)根系與葉片中磷素的動(dòng)態(tài)平衡［24］。推測(cè)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白五大家族成員之間可能存在功能互補(bǔ)或協(xié)同調(diào)節(jié)作用，以及復(fù)雜的反饋抑制調(diào)節(jié)系統(tǒng)，綜合應(yīng)答低磷脅迫環(huán)境。

已有的研究發(fā)現(xiàn)，多種植物的磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因分別有其組織表達(dá)特異性和時(shí)空表達(dá)特征。本研究

中ZmPht3；1在兩極端材料的根系和葉片中均有表達(dá)，而相對(duì)表達(dá)量的變化模式差異顯著（圖4），是MCF蛋白維持植株體內(nèi)磷素動(dòng)態(tài)平衡的生物學(xué)功能的基本體現(xiàn)。在耐低磷玉米自交系Mo17根系和葉片中，缺磷脅迫早期ZmPht3；1均不同程度的上調(diào)誘導(dǎo)表達(dá)，后期隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)表達(dá)模式變化差異顯著（圖4-B），表明該基因的表達(dá)特征屬于缺磷脅迫早期的一般性反應(yīng)和脅迫后期的特異性反應(yīng)［25］。然而，缺磷脅迫條件下，ZmPht3；1在耐低磷玉米自交系Mo17的根系中脅迫早期被誘導(dǎo)上調(diào)表達(dá)，相對(duì)表達(dá)量在脅迫中期有所減少，在24 h時(shí)達(dá)到最低值，脅迫后期又逐漸增加（圖6），表明該基因?qū)θ绷酌{迫的響應(yīng)存在階段性差異。正常供磷條件下，ZmPht3；1在前期顯著增強(qiáng)表達(dá)，后期的相對(duì)表達(dá)水平逐漸降低（圖6），暗示該基因的表達(dá)可能存在不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的差異［26］。由此有理由推測(cè)ZmPht3；1可能與少數(shù)Pht1家族的高親和力磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白一樣，是一個(gè)在高磷條件下和低磷條件下均起作用的雙親和轉(zhuǎn)運(yùn)體［23］，在玉米響應(yīng)磷饑餓脅迫過(guò)程中發(fā)揮重要的適應(yīng)性調(diào)節(jié)作用，為玉米磷高效分子育種研究奠定了基礎(chǔ)。

圖6 ZmPht3；1在Mo17根系中的表達(dá)模式

4 結(jié)論

以耐低磷玉米自交系Mo17的總RNA反轉(zhuǎn)錄的cDNA為模板，通過(guò)同源克隆PCR獲得一個(gè)磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因ZmPht3；1。序列分析顯示其氨基酸序列中存在6個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)，包含有Mito_carr超家族保守結(jié)構(gòu)域?；虮磉_(dá)分析表明，ZmPht3；1 在兩個(gè)極端材料中根系與葉片的表達(dá)模式差異顯著。亞細(xì)胞定位顯示該基因的表達(dá)蛋白主要分布于細(xì)胞膜上，結(jié)合其在耐低磷玉米自交系Mo17中的表達(dá)模式表現(xiàn)為缺磷脅迫早期的一般性反應(yīng)和脅迫后期的特異性反應(yīng)，推測(cè)ZmPht3；1可能是一個(gè)雙親和轉(zhuǎn)運(yùn)體，在玉米響應(yīng)磷饑餓脅迫的適應(yīng)性過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用。

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（責(zé)任編輯 馬鑫）

Cloning and Characterization of ZmPht3；1，a Phosphate Transporter Gene in Maize

WU Shan1LIN Dan2
（1. Chengdu Agricultural College，Chengdu 611130；2. Danfeng（Chengdu）Technology Co.，Ltd.，Chengdu 611130）

Pht3（phosphate transporter 3）family belonging to low-affinity phosphate transporters play an important role in the regulation of phosphorus homeostasis in plants. In order to explore the characterization of gene structure and response mechanism of ZmPht3；1 to phosphorus（P）starvation，the gene ZmPht3；1 was isolated from low-phosphorus（low-P）tolerance maize inbred line Mo17 by homology cloning. Then the quantitative real-time PCR and subcellular localization of ZmPht3；1 were performed for further research in this study. The results showed that the complete CDS of ZmPht3；1 was 1 101 bp encoding 366 putative amino acids in length，and contained 6 hydrophobic transmembrane domains and had a typical conservation structure domain of mitochondrial carrier family. The PCR results exhibited that the gene expressed in roots and leaves，and the expression patterns were significantly different in the two extreme materials，respectively. While gene expression pattern in low-P tolerance maize inbred line Mo17 both roots and leaves revealed general and special response to P deficiency stress in early and late stages，respectively. Subcellular localization in the transformed tobacco（Nicotiana benthamiana）showed that ZmPht3；1 mainly expressed in cytoplasm membrane and it was a phosphate transporter in both low- and high-P environment，and played a key role in the process of adapting to P starvation in maize.

maize；phosphate transporters；gene expression；subcellular localization

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2016.12.012

2016-04-08

吳珊，女，碩士，講師，研究方向：分子遺傳育種；E-mail：86015956@qq.com