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低磷胁迫可诱导植株根际发生酸化,把不溶性的磷活化为可溶性的磷。植物通过根际酸化来提高对磷的利用效率。然而低磷胁迫如何诱导根际发生酸化,根际酸化发生过程受何种因子调节,植物通过酸化如何实现对磷的高效吸收利用,这些问题至今还不是十分清楚。本研究通过筛选拟南芥T-DNA插入突变体库,获得了一株低磷诱导的根际酸化缺失突变体prad-1。在低磷胁迫条件下,prad-1根际酸化能力与野生型植株相比明显降低；随着低磷胁迫时间的增加,突变体prad-1比野生型植株积累了更多的花青素,具有更明显的缺磷症状。通过TAI1-PCR技术克隆得到突变的基因PRAD。半定量RT-PCR结果显不,T-DNA插入导致该基因转录缺失,表明prad-1为功能缺失突变体。我们检测了prad-1背景的转基因回补植株和等位突变体prad-2在低磷处理时的根际酸化表型,结果表明PRAD的表达可以恢复低磷诱导的根际酸化缺失。该结果从遗传上证明PRAD基因的突变引起了低磷诱导的根际酸化缺失。RT-PCR和GUS转基因植株染色结果显示PRAD基因在包括根部在内的多种植物组织中表达,而且在低磷胁迫的早期被轻微诱导。已知,PRAD编码一个具有转录因子活性的钙调素结合蛋白。通过酵母双杂交、双分子荧光互补(BiFC)以及体外钙调素结合实验,发现PRAD与植物体内钙调素蛋白CAM4、CAM5以及CAM9在细胞核内相互作用。利用PRAD识别的顺式作用元件驱动报告基因的瞬时表达体系,分析发现CAM5可以增加PRAD的转录激活活性。进一步实验显示,cam5和双突变体prad-1/cam5与prad-1类似,都表现为低磷诱导的根际酸化缺失,而且在低磷胁迫处理下,这两个突变体比野生型植株积累了更多的花青素。这些结果表明PRAD可能与CAM5共同调控了低磷诱导的根际酸化。质膜H+-ATPase作为H+跨膜运输的主要功能蛋白,其特异抑制剂可以抑制低磷条件下根际酸化发生,暗示H+-ATPase在低磷诱导的根际酸化过程中发挥作用。对根细胞质膜H+-ATPase的活性检测发现,prad-1在低磷胁迫时H+-ATPase的相对活性比野生型植株低。利用定量PCR检测了突变体prad-1和野生型植株H+-ATPase编码基因表达情况,显示在低磷胁迫条件下,突变体prad-1中AHA1的表达量低于野生型植株,表明PRAD可能调控了AHA1的转录水平,介导了低磷诱导的根际酸化反应。利用含有钙离子结合探针YC3.6的转基因植株,检测了低磷处理前后根细胞内钙离子浓度的变化,发现低磷胁迫引起了根细胞胞质内钙离子浓度的降低；RT-PCR结果显示低磷条件下施加外源钙抑制了PRAD的表达,引起了根际酸化能力减弱。同时还发现施加高浓度的钙可以缓解低磷对植物造成的胁迫。这些结果暗示钙离子可能参与了植物对低磷胁迫的应答反应。我们推测胞质钙离子浓度的降低激活了植物的低磷反应,但具体机制需要更深入的研究。