大豆耐低磷基因型的筛选及检测质膜H-ATPase基因半定量体系的建立

摘要

土壤缺磷和大豆[Glycine max (L.)Merrill]对磷素的低效利用是限制大豆高产的主要因素，筛选和培育耐低磷大豆基因型是提高磷素利用率的有效途径。本试验采用水培的方法，对17个高产、优质、抗逆性强的大豆基因型进行比较研究，结果表明：在低磷胁迫和正常供磷水平下，不同的大豆品种在冠干重、根干重、根体积、根毛总长度、根毛活性吸收表面积、全株磷含量、分泌性酸性磷酸酶活性等方面表现出显著差异；通过综合评价，确定中黄15、中黄19、Nt37为耐低磷基因型，中黄10、冀黄13为不耐低磷基因型。在此基础上，又以中黄19和冀黄13为试验材料，收集根系培养液，测定其中H<'+>总量，结果表明：低磷胁迫下，中黄19和冀黄13根系分泌物中H<'+>总量显著增加，分别是对照的3.2倍和2.1倍；中黄19H<'+>总量是冀黄13的1.59倍。由此可以推断，中黄19根系分泌物中H<'+>总量的增加可能与耐低磷能力有关。采用半定量逆转录聚合酶链式反应(Semi.quantitative RT-PCR)，建立半定量体系，检测低磷胁迫下五星二号根系PM H<'+>-ATPase基因被诱导表达的情况。分别在低磷胁迫0h、2h、4h、6h、12h、24h取样，提取大豆根系的总RNA，以β-tublin基因为内参基因，自行设计引物，摸索适宜的条件进行PCR扩增，测序结果与Genbank登录的序列完全相同。PM H<'+>-ATPase基因表达的检测结果表明：低磷胁迫和其它逆境胁迫相似，随胁迫时间的延长，诱导PM H<'+>-ATPase基因的表达量逐渐增加；在4h基因表达量达到高峰。综合以上试验结果：低磷胁迫下，根系有机酸(以H<'+>总量表示)分泌量增加可能是中黄19耐低磷的机制之一；PM H<'+>-ATPase基因表达量升高可能与大豆适应低磷胁迫的逆境有关。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩写表

声明

1引言

1.1磷在土壤中存在的状态和特性

1.2作物对磷高效吸收的生理机制及筛选指标的确定

1.2.1低磷胁迫下，植物根系外部形态变化与磷素营养的吸收

1.2.2低磷胁迫下，植物根系分泌性酸性磷酸酶(Acid phosphatase)对土壤磷高效吸收的生理机制

1.2.3低磷胁迫下，植物根系有机酸分泌量增加与磷高效吸收

1.3开展耐低磷筛选和耐低磷育种的重要意义

2材料与方法

2.1供试材料

2.2试验方法

2.3培养方法

2.4测定项目与方法

2.4.1根体积测定

2.4.2根系总长度测定

2.4.3根系活性表面积的测定

2.4.4生物量的测定

2.4.5全株磷含量的测定

2.4.6分泌性酸性磷酸酶活性(APA)的测定

2.4.7对不同大豆基因型进行评价

2.4.8根系分泌物中H+总量的测定

2.4.9根系PM H+-ATPase基因的表达和检测

3结果与分析

3.1幼苗植株形态观察与生物量的测定

3.2低磷胁迫对各基因型根系生长发育的影响

3.3低磷胁迫下不同基因型对磷素吸收能力的比较

3.4低磷胁迫下，大豆不同基因型根系分泌性酸性磷酸酶活性(APA)的比较

3.5大豆耐低磷基因型的筛选

3.5.1低磷胁迫下各指标绝对值的评价

3.5.2耐性因子评价

3.5.3综合评价

3.6不同大豆基因型根系分泌物中H+总量的测定

3.7 Semi RT-PCR体系的建立

3.7.1总RNA的提取与检测

3.7.2 PCR扩增结果的鉴定

3.7.3 PCR扩增产物测序

3.7.4指数扩增初期的确定

3.7.5不同时间点PM H+-ATPase基因表达

3.7.6各样品β-tublin基因cDNA模板量的调整

3.7.7低磷胁迫不同时间点PM H+-ATPase基因表达的检测

4讨论

4.1筛选耐低磷基因型的理论依据和筛选指标的确定

4.2大豆耐低磷基因型与抗病能力

4.3水培条件下的大豆根系形态特征与根构型

4.4低磷胁迫下，大豆根系有机酸的分泌与耐低磷能力的关系

4.5 PCR指数扩增期的确定

4.6低磷胁迫下PM H+-ATPase基因的表达增加

5结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

作者简历

致谢