许多研究表明，SPX（SYG1/Pho81/XPR1）家族基因在植物缺磷相关的信号转导中起着关键作用。

近日河南农业大学研究团队在PPB上发表了一篇名为“Identification of SPX family genes in the maize genome and their expression under different phosphate regimes”的文章，揭示了玉米基因组中SPX家族基因的鉴定及其在不同磷酸盐处理下的表达。

在这里，我们通过全基因组分析鉴定了玉米中的33个SPX基因家族成员，并根据SPX结构特征（SPX、SPX-MFS、SPX-EXS和SPX-RING）将其分为4个亚家族。ZmSPXs的启动子区域富含生物/非生物相关的胁迫元素。对33个ZMSPx的实时定量PCR分析表明，除ZmSPX3外，SPX亚家族的所有成员均在缺磷条件下显著诱导，尤其是ZmSPX4.1和ZmSPX4.2，对低磷胁迫表现出强烈的反应，在低磷敏感和不敏感的玉米品种中表现出显著不同的表达模式。这些结果表明，SPX亚家族可能在磷胁迫感知和响应中发挥关键作用。对玉米原生质体亚细胞定位的实验观察表明，以下结果表明，ZmSPX2、ZmSPX5和ZmSPX6在细胞代谢中具有多重作用：位于细胞核内；ZmSPX1和ZmSPX3定位于细胞核和细胞质；ZmSPX4.2定位于叶绿体中。Y2H分析表明ZMPH1可以与ZmSPX3、ZmSPX4.2、ZmSPX5和ZmSPX6相互作用，表明这些蛋白以ZMPH1介导的方式参与P胁迫反应。

1.ZmSPX基因在不同条件下的表达

我们的水培实验结果表明，B73 的枝长、枝重、根长、根重和 SPAD 值在低磷胁迫处理下发生了显着变化，而在 Mo17 植物中没有发生显着变化（图 7、图 8）。Mo17 中的 Pi 浓度也高于 B73，尤其是在低 P 条件下。水培实验结果表明，B73是P敏感基因型，Mo17是P耐受基因型，表明在低P条件下根长有更大的增加（图7、图8）。表达模式为理解SPX基因的调节作用提供了重要线索。大多数SPX除了与OsSPX4和AtSPX4表现出最高同源性的ZmSPX3外，其他亚家族基因都受到低磷条件的高度诱导。然而，ZmSPX-MFS3.4和ZmSPX-MFS4.4表现出相反的趋势。我们还发现ZmSPX-EXS3.1、ZmSPX-EXS3.4和ZmSPX-RING1.1在根中高表达，ZmSPX-MFS4.4在芽中的表达水平较高（图9）。

图 7 B73 和 Mo17 响应磷饥饿的表型差异

图 9 ZmSPX基因的表达谱揭示了它们对缺陷磷的不同反应

2.ZmSPXs 与 ZmPHR1 相互作用

为了确定 ZmSPX 是否与 ZmPHR1（与 AtPHR1 同源）相互作用，进行了 Y2H 测定。全长 ZmPHR1 序列用作诱饵。用 ZmSPX3-AD、ZmSPX4.2-AD、ZmSPX5-AD、ZmSPX6-AD 和 ZmPHR1-BD 转化的酵母细胞在 SD-Trp-Leu-His-Ade 选择培养基上生长良好，但与 AD/BD、ZmSPX1- AD/ZmPHR1-BD 和 ZmSPX2-AD/ZmPHR1-BD 不在同一培养基上生长，表明 ZmPHR1 与 ZmSPX3、ZmSPX4.2、ZmSPX5 和 ZmSPX6 相互作用，但不与其他 SPX 蛋白相互作用（图 11）。

图 11 四个 ZmSPX 与 ZmPHR1 相互作用

总体而言，这些结果加强了对玉米中SPX基因家族的理解，并将有助于未来植物中 SPX 基因的生物学研究。

文献链接：https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.09.045