园艺学报 ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (4): 1025-1037.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2026-0001
收稿日期:2026-01-01
修回日期:2026-03-17
出版日期:2026-04-25
发布日期:2026-04-20
通讯作者:
基金资助:
YU Miao, HUANG Shengyu, PAN Zhiyong*(
)
Received:2026-01-01
Revised:2026-03-17
Published:2026-04-25
Online:2026-04-20
摘要: 为探究柑橘菌根(arbuscular mycorrhiza,AM)途径硝酸盐(NO3-)转运的分子机制,以柑橘常用砧木枳(Poncirus trifoliata)为材料,检测了其NO3-转运蛋白基因PtNPF5.2的表达模式、亚细胞定位及其同源基因在模式植物蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)和番茄(Solanum lycopersicum)丛枝菌根共生中的作用。结果表明,PtNPF5.2受丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)特异诱导表达,其启动子在含有丛枝的根系细胞中激活,编码蛋白定位于细胞膜。苜蓿同源基因MtNPF5.3的干涉或插入突变均未影响AMF侵染。番茄同源基因SlNPF5.2的CRISPR/Cas9敲除同样未影响AMF侵染,但导致地上部NO3-含量显著降低。综上,PtNPF5.2可能参与枳AM共生中NO3-在植物体内的分配调控,为解析柑橘菌根氮(N)转运机制提供了线索。
于淼, 黄圣宇, 潘志勇. 枳丛枝菌根共生相关硝酸盐转运蛋白基因PtNPF5.2的功能鉴定[J]. 园艺学报, 2026, 53(4): 1025-1037.
YU Miao, HUANG Shengyu, PAN Zhiyong. Functional Identification of a Nitrate Transport Gene PtNPF5.2 Related to Arbuscular Mycorrhizal Symbiosis in Poncirus trifoliata[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2026, 53(4): 1025-1037.
| 基因 Gene | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
|---|---|---|
| Pt3g030260 | pPtNPF5.2-GUS-F | TGTGGTCTCAGGAGTACGCCACAGGGAAAAAGCTTCA |
| pPtNPF5.2-GUS-R | TGTGGTCTCACATTTAATCAATTATTACTTACTGCTCCCTGGAGAGAG | |
| PtNPF5.2-GFP-F | TGTGGTCTCAAATGGCCACATTAAAGCTAGGTGAAGAG | |
| PtNPF5.2-GFP-R | TGTGGTCTCACGAACCGCCGAATCCAGTGCCAGC | |
| qPtActin-F | CAAGCAGCATGAAGATCAA | |
| qPtActin-R | ATCTGCTGGAAGGTGCTGAG | |
| qPtNPF5.2-F | CCAAGCTCACCGTGGATTCT | |
| qPtNPF5.2-R | GCGCTTGGTATGAGTGTTGC | |
| qPtPT4-F | ATGCTCTTGACACTGCTAGGAC | |
| qPtPT4-R | AGCTTTGAGACGGTAGAGATGC | |
| Medtr7g098040 | MtNPF5.3-RNAi-F | GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTTACACGTCATTATAATGGTCACTGCATG |
| MtNPF5.3-RNAi-R | GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTTCGAAGTTATCAGCAACCCCTGT | |
| Tnt1-F | ACAGTGCTACCTCCTCTGGATG | |
| Tnt1-R | CAGTGAACGAGCAGAACCTGTG | |
| NF18636-F | TGACATGACCAGTGACTAGAAAGG | |
| NF18636-R | CATTACCATGAACTATTGCCTTACTCG | |
| qMtEF1-F | GAGACCCACAGACAAGCC | |
| qMtEF1-R | ACTGGCACAGTTCCAATACC | |
| qMtNPF5.3-F | CAATGTGGGTTGGGCTGTTG | |
| qMtNPF5.3-R | GTCAAAGGGCTTCCTGAGGG | |
| qMtPT4-F | GACACGAGGCGCTTTCATAGCAGC | |
| qMtPT4-R | GTCATCGCAGCTGGAACAGCACCG | |
| qMtBCP1-F | CCGGAAAGGACGTTATTCAA | |
| qMtBCP1-R | TGGCTACCATGATGACTCCA | |
| qRiEF1α-F | GCTATTTTGATCATTGCCGCC | |
| qRiEF1α-R | TCATTAAAACGTTCTTCCGACC | |
| Solyc09g072780 | CRI-SlNPF5.2-F | ATATATGGTCTCGTTTGTTCCTTTGCCACAACTTGGGTTTTAGAGCTAGAAATAGC |
| CRI-SlNPF5.2-R | ATTATTGGTCTCGAAACGGTCCAACGTTGTCTTGTACCAAACTACACTGTTAGATTC | |
| qSlEF1-F | GGAACTTGAGAAGGAGCCTAAG | |
| qSlEF1-R | CAACACCAACAGCAACAGTCT | |
| qSlNPF5.2-F | AGGCAGCAGTGAAAACAGGA | |
| qSlNPF5.2-R | GTGCTAGCATTGTGCTTGGT | |
| qSlPT4-F | ATGGCGGGCAGAATGAGA | |
| qSlPT4-R | GCACAAGGCGTAGTGATG |
表1 本研究中使用的引物序列信息
Table 1 Primer sequence information used in this study
| 基因 Gene | 引物名称 Primer name | 引物序列(5′-3′) Primer sequence |
|---|---|---|
| Pt3g030260 | pPtNPF5.2-GUS-F | TGTGGTCTCAGGAGTACGCCACAGGGAAAAAGCTTCA |
| pPtNPF5.2-GUS-R | TGTGGTCTCACATTTAATCAATTATTACTTACTGCTCCCTGGAGAGAG | |
| PtNPF5.2-GFP-F | TGTGGTCTCAAATGGCCACATTAAAGCTAGGTGAAGAG | |
| PtNPF5.2-GFP-R | TGTGGTCTCACGAACCGCCGAATCCAGTGCCAGC | |
| qPtActin-F | CAAGCAGCATGAAGATCAA | |
| qPtActin-R | ATCTGCTGGAAGGTGCTGAG | |
| qPtNPF5.2-F | CCAAGCTCACCGTGGATTCT | |
| qPtNPF5.2-R | GCGCTTGGTATGAGTGTTGC | |
| qPtPT4-F | ATGCTCTTGACACTGCTAGGAC | |
| qPtPT4-R | AGCTTTGAGACGGTAGAGATGC | |
| Medtr7g098040 | MtNPF5.3-RNAi-F | GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTTACACGTCATTATAATGGTCACTGCATG |
| MtNPF5.3-RNAi-R | GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTTCGAAGTTATCAGCAACCCCTGT | |
| Tnt1-F | ACAGTGCTACCTCCTCTGGATG | |
| Tnt1-R | CAGTGAACGAGCAGAACCTGTG | |
| NF18636-F | TGACATGACCAGTGACTAGAAAGG | |
| NF18636-R | CATTACCATGAACTATTGCCTTACTCG | |
| qMtEF1-F | GAGACCCACAGACAAGCC | |
| qMtEF1-R | ACTGGCACAGTTCCAATACC | |
| qMtNPF5.3-F | CAATGTGGGTTGGGCTGTTG | |
| qMtNPF5.3-R | GTCAAAGGGCTTCCTGAGGG | |
| qMtPT4-F | GACACGAGGCGCTTTCATAGCAGC | |
| qMtPT4-R | GTCATCGCAGCTGGAACAGCACCG | |
| qMtBCP1-F | CCGGAAAGGACGTTATTCAA | |
| qMtBCP1-R | TGGCTACCATGATGACTCCA | |
| qRiEF1α-F | GCTATTTTGATCATTGCCGCC | |
| qRiEF1α-R | TCATTAAAACGTTCTTCCGACC | |
| Solyc09g072780 | CRI-SlNPF5.2-F | ATATATGGTCTCGTTTGTTCCTTTGCCACAACTTGGGTTTTAGAGCTAGAAATAGC |
| CRI-SlNPF5.2-R | ATTATTGGTCTCGAAACGGTCCAACGTTGTCTTGTACCAAACTACACTGTTAGATTC | |
| qSlEF1-F | GGAACTTGAGAAGGAGCCTAAG | |
| qSlEF1-R | CAACACCAACAGCAACAGTCT | |
| qSlNPF5.2-F | AGGCAGCAGTGAAAACAGGA | |
| qSlNPF5.2-R | GTGCTAGCATTGTGCTTGGT | |
| qSlPT4-F | ATGGCGGGCAGAATGAGA | |
| qSlPT4-R | GCACAAGGCGTAGTGATG |
图1 枳PtNPF5.2的表达分析 A:PtNPF5.2在不同组织中的表达量;B:PtNPF5.2在接种AMF后不同时间点的表达量;C:PtPT4在接种AMF后不同时间点的表达量。NM:未接种植株,AM:接种植株
Fig. 1 Expression analysis of PtNPF5.2 in Poncirus trifoliate A:Expression levels of PtNPF5.2 in different tissues;B:Expression levels of PtNPF5.2 at different time points after inoculation with AMF;C:Expression levels of PtPT4 at different time points after inoculation with AMF. NM:Non-mycorrhizal plants,AM:Mycorrhizal plants
图5 蒺藜苜蓿MtNPF5.3干涉植株中基因表达与AMF侵染分析 A:MtNPF5.3在R108和干涉植株中的相对表达量;B:AM共生标记基因MtPT4、MtBCP1、RiEF1α在R108和干涉植株中的相对表达量;C ~ E:AMF侵染率统计。F%:总根段中被菌丝侵染的根段所占比例,M%:整个根中菌丝侵染的强度,A%:整个根中丛枝的丰度。t-test,* P < 0.05。下同
Fig. 5 Analysis of gene expression and AMF colonization in MtNPF5.3 RNAi plants of Medicago truncatula A:Relative expression level of MtNPF5.3 in R108 and RNAi plants;B:Relative expression levels of AM symbiosis marker genes MtPT4,MtBCP1,and RiEF1α in R108 and RNAi plants;C-E:Statistics analysis of AMF colonization. F%:Percentage of root fragments colonized by hyphae,M%:Intensity of hyphal colonization in whole roots,A%:Arbuscule abundance in whole roots. t-test,* P < 0.05. The same below
图6 蒺藜苜蓿MtNPF5.3插入突变体NF18636中基因表达与AMF侵染分析 A:MtNPF5.3在野生型R108和突变体NF18636中的相对表达量;B:AM共生标记基因MtPT4、MtBCP1、RiEF1α在R108和NF18636中的相对表达量;C ~ E:AMF侵染率;F:R108和NF18636根系菌根结构显微图像。Ih:根内菌丝,Arb:丛枝
Fig. 6 Analysis of gene expression and AMF colonization in the MtNPF5.3 insertion mutant NF18636 of Medicago truncatula A:Relative expression level of MtNPF5.3 in wild-type R108 and mutant NF18636;B:Relative expression levels of AM symbiosis marker genes MtPT4,MtBCP1,and RiEF1α in R108 and NF18636;C-E:Statistics of AMF colonization;F:Microscopic images of mycorrhizal structures in roots of R108 and NF18636. Ih:Intraradical hyphae,Arb:Arbuscules
图7 番茄SlNPF5.2敲除植株中基因表达与AMF侵染分析 A ~ D:SlNPF5.2和AM共生标记基因SlPT4在‘Micro-Tom'和2个敲除系(slnpf5.2-1和slnpf5.2-2)中的相对表达量;E ~ G:AMF侵染率统计;H ~ I:‘Micro-Tom'和2个敲除系的根系菌根结构显微图像。* P < 0.05;***P < 0.001
Fig. 7 Analysis of gene expression and AMF colonization in SlNPF5.2 knockout tomato plants A-D:Relative expression levels of SlNPF5.2 and AM symbiosis marker gene SlPT4 in‘Micro-Tom'and two knockout lines(slnpf5.2-1 and slnpf5.2-2);E-G:Statistics of AMF colonization;H-I:Microscopic images of mycorrhizal structures in the roots of‘Micro-Tom'and the two knockout lines. * P < 0.05;***P < 0.001
图8 番茄SlNPF5.2敲除植株地下部和地上部NO3-含量 敲除系slnpf5.2-1和slnpf5.2-2各自野生型对照‘Micro-Tom'
Fig. 8 NO3- content in roots and shoots of SlNPF5.2 knockout tomato plants Knockout lines slnpf5.2-1 and slnpf5.2-2 each have their own wild-type control‘Micro-Tom'
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