磷(Phosphorus, P)是植物生长发育必需的大量营养元素之一,广泛地参与到植物体内的能量转移、信号转导、光合作用等过程。它还是许多生物大分子如核酸、磷脂和含磷蛋白酶类的重要组成部分。然而,由于P在土壤中容易被固定和沉淀,且植物从土壤中吸收的主要是无机态正磷酸盐(Phosphate, Pi),故相对于其他营养元素,P在土壤中的移动性和有效性均很低,其也因此常常成为农田及自然生态系统中植物生长的主要限制因子之一。植物在漫长的进化过程中发展出了一套适应缺磷环境的形态变化及生理生化方面的机制,包括根系构型的改变、酸性磷酸酶、RNA酶及有机酸的分泌、与丛枝菌根真菌(AMF, Arbuscular Mycorrhizal Fungi)形成共生体系等等。植物对缺磷环境的这些适应性机制都是由其背后一系列精巧的分子机制作为支撑的。近年来,该研究领域科学家们针对这些分子机制做了大量的研究,初步构建了植物缺磷和菌根共生信号转导途径的分子调控网络。这个网络中的“节点”,即基因之间在不同水平存在着复杂的调控或被调控的关系。一个基因在表达丰度或时间空间上的变化可能会造成整个网络的重新调整。虽然我们对植物缺磷和菌根共生信号转导途径这两个分子调控网络的认识正不断深入,发现了在前者中起中心调控作用并可能连接两个网络的关键调控因子PHR (PHosphate Starvation Response),但根据近年来该领域的研究进展来看,欲全面揭开其神秘的面纱仍有诸多工作要做。为了对这两个网络进行进一步的补充完善,本研究从水稻中鉴定了WRKY家族转录因子基因,将其命名为OsWRKY1,检测了其表达模式并通过突变体初步研究了其在维持水稻磷的动态平衡过程中的功能,取得了以下的主要结果：1.通过序列比对鉴定了水稻中拟南芥缺磷诱导转录因子基因AtWRKY75的同源基因OsWRKY1,并用RT-PCR和基因枪轰击洋葱表皮的方法分别研究了OsWRKYl在转录水平对缺磷信号的响应和亚细胞定位情况。在根部,OsWRKY1的表达模式与AtWRKY75完全相反,表现为受缺磷下调；而在叶片中,OsWRKY1受缺磷诱导表达。OsWRKY1的表达在根部和叶片中还分别受缺铁和缺氮发生上调。缺磷时间点实验结果表明,在叶片中OsWRKY1表达受缺磷逐渐上调,且恢复供磷抑制其表达；在根部OsWRKY1的表达表现为动态变化。此外,OsWRKY1在日本晴和Dongjin两个水稻品种中表达模式并不相同。基因枪轰击洋葱表皮实验结果证实OsWRKY1定位于细胞核中。2.在高磷条件下,oswrky1突变体与野生型相比,其有效磷和总磷浓度均有所提高。并且水稻磷酸转运蛋白Pht1基因家族的部分成员基因在突变体中发生了上调,增加了磷的吸收和转运能力。有趣的是,OsWRKY1有可能调控了负责磷在木质部装载的OsPHO1;2的表达。综上所述,OsWRKYl是目前唯一已知的水稻WRKY家族转录因子中响应缺磷胁迫的成员,其通过调控下游缺磷诱导表达基因的转录以影响水稻磷素的动态平衡。