低磷胁迫下不同玉米自交系幼苗的生长磷素分配特征及相关响应基因表达研究作物遗传育种专业论文.docxVIP

低磷胁迫下不同玉米自交系幼苗的生长、磷素分配特征及相关响 低磷胁迫下不同玉米自交系幼苗的生长、磷素分配特征及相关响 应基因表达研究 摘要 磷是植物正常生长发育所必需的大量元素之一，参与植物光合作用、呼吸作用、碳代谢、信号 传导和能量代谢等生理过程。据调查，世界范围内大量耕地有效磷缺乏，严重影响植物生长和作物 产量。玉米(Zea mays L．)是一种重要的粮食作物兼饲料作物，玉米苗期是其生长的关键期和敏感 期，磷缺乏严重抑制幼苗生长和后期发育。因此，对玉米苗期耐磷机制的研究不仅具有重要的科学 意义，也将为农业上耐低磷品种的筛选和培育提供重要的理论指导。 本研究在前期研究的基础上，以2个玉米自交系QXN233(耐低磷型)，QXH0121C(低磷敏感 性)为材料，通过沙培方法进行耐低磷特性的测定，并对这2个不同低磷耐性自交系进行干物质含 量、根系形态和磷元素含量的检测分析。进一步通过Real-time PCR技术，检测了低磷胁迫应答的相 关基因ZmPhtI；1(GRMZM2G070087)，ZmPhtl；3(GRMZM2GI 12377)，ZM_Ph02；5(GRMZM2G46626 5)，ZmPht3；5(GRMZM2G009045)。所获得的结果如下： (1)在低磷条件下，低磷敏感型品种QXH0121C的叶片以及茎部都呈现严重的缺磷症状(颜色 呈现严重的紫红色)。就干物重、根冠比、根表面积、根体积和根尖数量这些指标而言，耐低磷品种 QXN233都高于敏感型品种QXH0121C。而对于磷素分配，由于玉米自交系要保证在低磷条件下的 正常生长发育，因此需要将更多的磷素向地上部运输，故而QXN233整体磷素积累较QXH0121C高， 且在根系中磷素的分配比显著低于自交系QXH0121C。 (2)ZmPhtl；1与ZmPhtl；3都属于Phtl磷转运蛋白家族，含有MFS家族保守结构域，ZmPh02；5 属于Pho磷转运蛋白家族，含PKc和UBCc家族保守结构域，ZmPht3；5属于Pht3磷转运蛋白家族， 含有Mito—Call家族保守结构域，这4个基因的编码蛋白都与高粱的同源性较高。 (3)通过荧光实时定量PCR检测4个基因在低磷胁迫下的2个玉米自交系中的表达差异，结果 显示：1)正常供磷水平下，ZmPhH；I，ZmPhtl；3在2个玉米自交系叶片中的表达量均无较明显的变 化，但低磷胁迫下，踟砌J?，和ZmPhtl；3在QXH233叶片中的基因表达量分别为QXH0121C叶中 的lO倍和40倍左右。2)无论低磷还是正常条件下，Z砌朋日i5在QXH233根部的表达量均显著高 于其在QXH0121C中的表达；同时，该基因在QXH233根部的表达受到低磷胁迫的抑制。3)低磷 胁迫下，ZmPh02；5在QXH233根部显著上调表达，而在QXH0121C的根部则下调表达。并且低磷 胁迫时，该基因在QXH233根部的表达量约是在QXH0121C根部的8倍。可以看出上述4个磷转运 相关基因均参与了QXH233对低磷胁迫的响应。结合磷素分配的研究结果，推测这是该自交系在低 磷条件下能够有较高的磷素积累的原因之一。 本研究选取耐低磷型玉米自交系QXN233和低磷敏感的QXH0121C为材料，研究低磷、正常、 高磷三个生长条件下，两个自交系幼苗的生长及磷素的分配情况。并进一步确定了4个磷转运相关 基因在自交系中的表达模式进行分析，揭示了低磷胁迫对玉米自交系的生长发育的及相关基因表达 万方数据 的影响，进而为寻找关键基因，提供了有价值的信息。这对后期挖掘和利用磷高效有关键的基因， 的影响，进而为寻找关键基因，提供了有价值的信息。这对后期挖掘和利用磷高效有关键的基因， 从而提出玉米磷高效育种的策略具有一定的意义。 关键词：玉米；磷胁迫；根系；磷含量；基因表达 Ⅱ 万方数据 Growth，Phosphorus Growth，Phosphorus Distribution Characteristics and Expression of Response—Related Genes under Low-Phosphorus Stress in Different Inbred Line of Maize Abstract Phosphorus is essential for normal growth and development of plant,involved in plant photosynthesis，respiration,carbon metabolism，signal transduetion and energy metabolism and other physiological processes．According t