本文關(guān)鍵詞：OsPT2基因過(guò)表達(dá)對(duì)低磷脅迫下菜用大豆結(jié)瘤固氮及氮代謝的影響　出處：《南京農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：菜用大豆,又稱毛豆,指在鼓粒末期籽粒飽滿而尚未老熟時(shí)采青食用的大豆[Glycinemax(L.)Merrill],是大豆的專用型品種。豆科植物根瘤中的固氮過(guò)程是一個(gè)高耗能過(guò)程,有較高的磷素需求。然而由于磷素在土壤中易被固定、難以移動(dòng)導(dǎo)致土壤中能被植物吸收利用的有效磷含量較低,土壤缺磷已成為共生固氮豆科植物生產(chǎn)的重要制約因素。因此,培育低磷環(huán)境下高效固氮的豆科品種對(duì)減少氮肥、磷肥的施用以及增強(qiáng)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性有重要意義。水稻磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因OsPT2受低磷誘導(dǎo)顯著增強(qiáng)表達(dá),主要起到轉(zhuǎn)運(yùn)植物體內(nèi)磷素的作用。在前期研究中我們已獲得轉(zhuǎn)OsPT2基因磷高效利用的T3代菜用大豆種子,本研究以此為試驗(yàn)材料,將分離純化的日本慢生根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum)接種于轉(zhuǎn)基因植株,采用蛭石盆栽的方法進(jìn)行低磷處理試驗(yàn),探究OsPT2基因的過(guò)表達(dá)能否提高轉(zhuǎn)基因植株的結(jié)瘤固氮及氨同化能力,為培育氮磷協(xié)同高效的菜用大豆新品種提供理論依據(jù)和新種質(zhì)。主要研究結(jié)果如下:1、從大豆新鮮根瘤中分離純化得到3個(gè)分離物,分別命名為NAU1301、NAU1302、NAU1303,通過(guò)菌落形態(tài)觀察以及采用16S-23SrDNA基因間隔序列分析技術(shù)進(jìn)行菌種鑒定,確認(rèn)了分離的3個(gè)菌株均為Bradyrhizobium japonicum(日本慢生根瘤菌)。結(jié)瘤實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步確認(rèn)了分離物為根瘤菌,均能與菜用大豆('新遼鮮'品種)共生結(jié)瘤并具備固氮能力,對(duì)植株生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。2、采用砂培方法,設(shè)置5個(gè)磷水平5、10、20、40、1000 μM (正常磷水平),研究低磷脅迫對(duì)菜用大豆結(jié)瘤和固氮能力的影響。低磷條件下植株各器官有效磷和總磷含量顯著低于正常磷水平;低磷脅迫顯著降低了菜用大豆根瘤的生長(zhǎng)發(fā)育和固氮能力,表現(xiàn)為株高、葉面積、地上部生物量、根瘤干重和根瘤體積顯著降低,植株總氮含量呈下降趨勢(shì)。低磷處理下根瘤干重降低的幅度比地上部干重、根系干重降低的幅度大,表明和植株生長(zhǎng)相比,根瘤生長(zhǎng)對(duì)缺磷更敏感。熒光定量PCR分析顯示,和正常磷水平相比,在根瘤發(fā)育過(guò)程中(0-11 d),結(jié)瘤關(guān)鍵基因GmENOD40-1、GmENOD40-2、GmNIN1a、GmNIN1b、GmRIC1 和 GmRIC2 的表達(dá)量在低磷處理的不同時(shí)間點(diǎn)顯著降低;早期結(jié)瘤信號(hào)識(shí)別的受體激酶基因GmNFR1a/β、GmNFR5a/β、GmSymRKα/β的表達(dá)量在低磷和正常磷處理之間并無(wú)顯著差異。表明低磷脅迫通過(guò)抑制若干結(jié)瘤關(guān)鍵基因的表達(dá)而抑制根瘤后期的發(fā)育、成熟,但對(duì)早期根瘤菌結(jié)瘤因子信號(hào)的識(shí)別過(guò)程沒(méi)有影響。3、以三個(gè)T3代純合株系轉(zhuǎn)OsPT2基因菜用大豆(編號(hào)12PT2-1-1-1、12PT2-2-1-3和12PT2-4-3-1)為試驗(yàn)材料,采用蛭石盆栽的方法進(jìn)行低磷實(shí)驗(yàn),探究低磷條件下OsPT2過(guò)表達(dá)對(duì)菜用大豆結(jié)瘤固氮和氨同化能力的影響。結(jié)果顯示,低磷條件下T3代轉(zhuǎn)基因植株的生長(zhǎng)表現(xiàn)、種子重量和根瘤發(fā)育均顯著優(yōu)于野生型。T3代轉(zhuǎn)基因植株的磷含量、總氮含量及酰脲濃度顯著高于野生型植株,說(shuō)明過(guò)表達(dá)OsPT2基因促進(jìn)了低磷條件下轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)磷、氮、酰脲的積累。熒光定量PCR分析顯示,低磷處理24d和32d,早期結(jié)瘤素基因(GmENOD40-1、GmENOD40-2),豆血紅蛋白基因(GmLba)和谷氨酰胺合成酶基因(GmGS1β1、GmGS1β2)在T3代轉(zhuǎn)基因植株的表達(dá)量顯著高于野生型;GmGS1β1和GmGS1β2基因表達(dá)量的增加和轉(zhuǎn)基因植株中GS酶活性的增加一致。GmLba基因表達(dá)量的增加和轉(zhuǎn)基因植株中豆血紅蛋白含量的增加相一致。以上結(jié)果表明,低磷脅迫下OsPT2基因過(guò)表達(dá)顯著促進(jìn)了菜用大豆體內(nèi)磷素的積累,增強(qiáng)結(jié)瘤固氮相關(guān)基因的表達(dá),進(jìn)而提高了轉(zhuǎn)基因菜用大豆的固氮和氨同化能力。
[Abstract]:The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The results were as follows : 1 . The nitrogen fixation process in the root nodule of soybean was significantly enhanced . The results showed that the expression of GmNFR1a / 尾 , GmNFR5a / 尾 , GmGS尾2 and GmLba and GmGS1 尾2 were significantly higher than those of wild type .

【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S643.7

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