在自然土壤缺磷环境下大多数陆地植物主要通过菌根菌丝体吸收土体中的有效磷并进而通过根系皮层的植物磷素运输蛋白获取菌丝磷。本研究以番茄模型植物品种微型速生的MICRO-TOM作为试材, 从Ds转座子和快速中子诱导的两种突变群体中用反向遗传学途径筛选磷素运输蛋白(LePT3, LePT2, LePT1)基因突变株, 并从申请者现有的lePT4突变株背景中选择性的产生双突变株和将失活基因转回补偿到突变株以及过量表达的转基因株。分析不同磷素营养和菌根接种状况下各种植株的根系和地上部的生理形态和生物量、四种磷运输蛋白基因和两种外泌酸性磷酸酶基因(LePS2, LePS3)的表达状况、磷锌等营养元素的吸收和分配。确认番茄丛子状菌根感染专性诱导表达的磷运输蛋白及其在植物-菌根互生联合体的生理作用和各个磷运输蛋白间可能的补偿作用.为通过生物工程途径改善植物磷素利用效率提供理论基础。

在缺磷环境下大多数植物主要通过菌根菌丝体吸收土体中的有效磷并进而通过根系皮层的磷素运输蛋白获取菌丝磷。本研究以番茄等茄科作物为试材,研究菌根增强和诱导的磷素运输蛋白表达的遗传保守和变异特征及其生理功能。从番茄、辣椒、烟草、茄子中克隆了全部5个Pht1基因和1个Pht2家族同源基因。通过从Ds转座子随机插入的番茄Micro-Tom突变群体中用反向遗传学途径筛选到LePT4基因纯合突变株并进行了生理功能分析。发现Pht1;3, Pht1;4, Pht1;5分别是菌根增强和诱导表达的基因。LePT4突变在低磷菌根侵染条件下，造成菌根侵染度的下降，极其显著减低从菌丝体中获取磷素。LePT4突变提高番茄抗磷的中毒，但抗砷毒不显著。LePT4可能同时参与根吸收的磷向地上部的转运。通过RNA干涉技术也获得了LePT3, LePT5与LePT4的单、双突变株，其生理功能正在研究。以5种茄科作物中Pht1、Pht2基因为依据，从分子水平上论述了植物进化过程中的保守与变异特征。结论：菌根诱导的磷酸盐转运蛋白在植物的菌根形成和磷素吸收中起关键作用。部分结果发表在JXB、TPJ、New Phtologist.