1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
磷是植物生长发育所必需的大量营养元素之一。它既是核酸、磷脂、atp和蛋白质的重要组成成分，又直接参与植物体内的光和作用、能量转移、信号转导、等各种生化过程。由于土壤中的磷容易被钙、铁、铝等金属离子固定，植物根系可以吸收利用的磷非常有限。因此，土壤中磷的有效性是水稻等作物产量的重要限制因子[[i]-3]。为了维持在低磷条件下的正常生长以确保产量，植物已经进化出多种复杂调控机制适应性反应，统称为磷饥饿响应（pi starvationresponses, psr），以增强对外部磷的获取以及保存和调动植物内部的磷[4-5]。建立磷饥饿应答需要整合和协调由多种信号分子介导的局部信号通路和长距离运输信号通路。由于pi是一种最初由根部获得的分子，并且在植物中天然具有可移动性（通过木质部转运至地上部，并通过韧皮部重新分布至各个库组织），因此它被认为是调节磷饥饿响应的主要信号。
磷饥饿响应可以分为局部响应和系统响应。局部响应通常是指优化根系构型（rsa）以增强土壤pi探测能力，此途径受根际周围土壤溶液中外部pi浓度的调控[6]，植物响应pi饥饿而对根系构型进行重塑包括抑制主根的生长以及增强侧根和根毛的发生和伸长，以扩大根的表面积，以便在pi含量相对较高的土壤顶层获取更多的pi [6] 相反，系统响应或长距离响应取决于植物内部pi的浓度，此途径参与到植物磷的吸收、再分配和再循环的整体增强，以确保整个植物水平上p的代谢平衡[7]。
我们对磷饥饿响应进一步研究，在已有的拟南芥的研究中发现，pdr2（phosphate deficiencyresponse 2）是编码p5型atp酶(at5g23630)，在低磷条件下，突变体atpdr2不能保持根分生组织活性，其根的生长受到严重抑制[8]。同时，lpr1/2 （lowphosphate root1/2）是编码定位在内质网和细胞壁上的铁氧化酶。缺磷条件下，atlpr1、atlpr2及atlpr1atlpr2双突变的突变体根系主根变长，与atpdr2突变体的表型相反[9]。缺磷条件下，atpdr2atlpr1双突变的突变体根系变长，与atlpr1/2表型一致，说明lpr1/2受到pdr2的负调控[10]。lpr1和lpr2在抑制主根生长过程起到重要作用，后者的功能受内质网（er）定位的pdr2基因调控，此过程依赖于外部的低磷浓度[11]。 lpr1具有铁氧化酶活性，可将ram的质外体中的fe2 氧化为fe3 [12] 。此外，依赖于苹果酸的fe3 积累在ram的质外体中对于低磷诱导的根系重构至关重要[1[ii]-13]。苹果酸的分泌是由苹果酸转运蛋白aluminum activated malate transporter 1 (almt1)介导的，该转运蛋白在pi缺乏时被sensitivetoproton rhizotoxicity 1（stop1）转录因子激活[14]。质外体中fe3 的积累导致根系活性氧（ros）的产生，然后导致胼胝质的沉积。随即使shortroot（shr）在质外体途径中的移动受阻，导致细胞过早分化并阻止有丝分裂活性[12-14]。这些结果表明，缺磷条件下，ram中有机酸的渗出对于抑制主根的生长以及质外体中磷（pi）和铁（fe）之间的拮抗作用是必要的。它们还指出了ros在ram上的胼胝质沉积以阻止shr的细胞间交流中的关键性作用。曹等人通过与拟南芥中atlpr1序列比对，在水稻基因组数据库中找到五个lpr同源基因，命名为oslpr1- oslpr5，并且发现其中的oslpr5在根系中特异表达，且受缺磷诱导强烈表达[15-16]。它们可能在缺磷胁迫下对水稻局部pi信号的响应起到关键性作用，随即也可能影响整个植物的系统性磷信号。
2. 研究的基本内容和问题
1 研究目标
通过crispr-cas9基因定点修饰技术构建了oslpr5突变体材料，通过水培实验、 p—p处理水稻，研究oslpr5对水稻主根生长以及磷素的吸收利用过程中的作用。研究结果可为改善水稻对磷素养分的吸收利用以及作物遗传改良和分子育种提供一定的基础。
3. 研究的方法与方案
1研究方法
1.1 oslpr5突变体材料的创制与鉴定
（1） oslpr5靶点选择与设计
4. 研究创新点
拟南芥中AtLPR1/2对根系构型的改变起到十分重要的作用，但水稻中其同源基因OsLPR5相关的研究鲜有报道。
5. 研究计划与进展
(1) 2020.1-2020.2 完成oslpr5突变体材料的创制与鉴定
(2) 2020.2-2020.4 完成oslpr5突变体材料的水培等实验，包括植物全磷含量的提取、32p 同位素吸收试验、植物总rna提取、cdna合成及荧光定量pcr
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