磷是植物生长发育所必需的大量矿质养分之一,在植物的代谢活动中发挥着重要作用。但自身的理化性质导致磷肥在土壤中容易被固定,从而难以被植物直接吸收和利用。以往的研究结果表明,酸性磷酸酶参与了植物对内源和外源有机磷的活化利用。但是,对于缺磷对作物酸性磷酸酶活性及其相关基因的时空动态的表达模式调控鲜有报道。本研究以大豆品种YC03-3为研究对象,在营养期和生殖期,动态分析不同磷处理对大豆不同器官或组织可溶性磷和酸性磷酸活性的影响。在此基础上,比较分析了两个紫色酸性磷酸酶(PAP)基因,即Gm PAP8和GmPAP17的表达模式、亚细胞定位和酶学特性。主要的研究结果如下:1)在大豆生长发育不同时期,与正常供磷处理相比,缺磷处理显著抑制了大豆不同器官或组织的可溶性磷浓度。在大豆幼苗期,缺磷处理第3天,大豆真叶、子叶和根的可溶性磷浓度均减少,尤其是根部减少最多,其可溶性磷浓度减少了64%。而且,随着处理时间的延长,缺磷处理下根部可溶性磷浓度减少的趋势最强,在第12天后,缺磷处理下根部可溶性磷浓度比正常供磷处理的降低了94%。在生殖期,缺磷处理显著减少了大豆新叶、老叶、根、豆荚和豆粒的可溶性磷浓度。其中,根部可溶性磷浓度的减少最明显,下降了89%。豆籽的可溶性磷的减少量相对最小,在开花结荚初期、鼓粒期和成熟期,其可溶性磷浓度分别减少了67%(小豆籽)、40%(大豆籽)、65%和51%。这些结果说明了在大豆的不同器官或组织中,外源磷有效性对根部可溶性磷的浓度影响相对较高,对豆籽的可溶性磷浓度的影响相对较小。2)低磷胁迫显著影响了大豆器官或组织在不同生育期的酸性磷酸酶的活性。在大豆营养期,在处理第3天,缺磷显著增加了大豆真叶、子叶和根的酸性磷酸酶活性,其活性分别增加了0.5倍、1.2倍和1.2倍。而且,随着磷处理时间的延长,缺磷处理下真叶和根部酸性磷酸酶活性呈现增加的趋势,在缺磷处理18天,真叶和根的酸性磷酸酶活性是正常供磷处理的7.5倍和6倍。但是,缺磷处理下子叶的酸性磷酸酶活性呈现先增加后减少的趋势,导致在处理第18天,酸性磷酸酶活性在磷处理间差异不显著。在大豆生殖期,缺磷处理只显著增加了开花结荚初期新叶和老叶、鼓粒期的豆荚和豆籽的酸性磷酸酶活性。但是,对其它时期的豆荚和豆籽以及根的酸性磷酸酶活性没有影响。3)在大豆基因组中共有38个PAP家族成员。进化树分析表明GmPAP8和GmPAP17与前期报道的菜豆PvPAP3相似性最高,分别为97%和91%。但是,在大豆不同生长发育期,缺磷处理对Gm PAP8和Gm PAP17在大豆不同器官或组织的表达模式的调控存在显著的差异。在大豆营养生长期,在第12天缺磷处理分别显著增加了该两个基因在真叶和根中的表达量。开花结荚初期,缺磷处理显著增加了GmPAP8和GmPAP17在新叶、老叶和根的表达量。但是,在缺磷处理下,Gm PAP8在开花结荚初期豆荚和鼓粒期豆籽、Gm PAP17在开花结荚初期豆籽和鼓粒期豆荚的表达量都显著减少。这些结果说明了磷有效性对Gm PAP8和Gm PAP17在大豆不同器官或组织的表达调控存在显著差异,暗示了它们可能具有不同的生物学功能。4)本研究分析了GmPAP8和GmPAP17重组蛋白对9种不同底物的水解活性,结果表明GmPAP8重组蛋白只对供试底物中的植酸钠和ρ-NPP具有显著的水解酶活性。而且,其对植酸钠的水解酶活性占以ρ-NPP为底物活性的92.9%。但是,GmPAP17重组蛋白对7种不同底物具有水解酶活性,包括ρ-NPP、dNTPs、ATP、dTTP、CTP、ADP和GTP。而且对这些底物的活性比对ρ-NPP水解活性都高出1倍以上。综上所述,外源磷有效性对大豆不同生长发育时期器官或组织可溶性磷浓度的影响不同,说明了不同组织和器官维持磷平衡的能力具有显著的差异。而且,低磷胁迫对大豆两个同源紫色酸性磷酸酶基因Gm PAP8和Gm PAP17的表达存在不同的调控模式,暗示了Gm PAP8和GmPAP17可能具有不同的生物学功能。