黄淮麦区主要小麦品种苗期磷效率鉴定和低磷响应基因的筛选研究

论文摘要

磷是构成生命的最重要的元素之一,而磷供应不足已成为限制作物生长、产量形成和改善品质的重要因素之一。在严格可控环境中系统研究蕴含于小麦不同品种（系）中的吸收效率和利用效率种质性状,发掘优良性状相关基因,认识小麦低磷胁迫应答网络和进行磷高效分子育种的探索就具有重要意义。本研究以主要分布于黄淮麦区的24个不同基因型小麦为材料,通过在低磷胁迫和正常供磷两种供磷状况下水培相同时问后,获得地上部和地下部样本,比较其生物量和吸磷量等指标,对供试小麦基因型苗期磷效率特性进行了评价分析；采用cDNA-AFLP技术,在转录水平,筛选相同培养条件下不同品种共同表达的低磷响应基因片段,并利用荧光定量PCR对其表达进行鉴定,以揭示小麦中应答低磷胁迫的关键基因。主要结果如下：（1）通过比较低磷胁迫和正常供磷的24个不同基因型小麦的生物量、吸磷量和磷浓度、生物量与磷元素在地上部和地下部的分配以及根部磷吸收的状况,对供试小麦品种苗期磷效率特性进行了评价分析,并对磷效率评价指标的适用性进行了分析。依据供试小麦苗期各项指标分析,西农979和郑麦9023表现磷利用高效,济麦17、小偃6和小偃54表现磷吸收高效。低磷处理时,高利用效率表现为有较高的相对生物量和相对吸磷量,地上部、地下部生物量和磷元素的分配大幅度地向根部倾斜以及单位根重吸磷量较低的特点；高吸收效率表现为,有较高的相对生物量,相对吸磷量和相对磷浓度,地上部、地下部光介同化物和磷元素的分配改变较小以及单位根重吸磷量较高的特点。（2）采用优化的cDNA-AFLP体系,用106对选择性扩增引物24个基因型小麦的48对样品进行表达谱分析,获得差异片段22个,其中TaSNX1 （SORTING NEXIN 1,分选连接蛋白1）和TaASP LI （ASPARTATE AMINOTRANSFERASE Like 1,类天门冬氨酸转氨酶1）分别参与生长素极性分选和氨基酸代谢,极有可能在磷营养网络中发挥关键作用,具有较大的应用潜力。（3）荧光定量PCR对TaSNX1表达进行分析发现,磷利用高效的小麦（西农979、郑麦9023）,在低磷处理下TaSNX1相对表达量显著上调；磷吸收高效型小麦（济麦17、小偃54）,在低磷胁迫条件下TaSNX1相对表达量明显下调；其他品种TaSNX1相对表达量在两种供磷水平下差异相对较小。TaSNX1作为与生长素相关基因参与小麦低磷调控,其作用有待进步研究。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 第一章 文献综述
• 1.1 通过生物学途径提高植物磷效率的重要意义
• 1.2 植物的磷素和磷效率研究
• 1.2.1 植物的磷素营养研究
• 1.2.2 植物的磷效率研究
• 1.3 植物对磷胁迫的生理生化分析
• 1.3.1 根系形态和分布变化
• 1.3.2 根际的适应反应
• 1.3.3 根的吸收动力学变化
• 1.3.4 植物体内同化物和磷的分配,以及磷的再利用
• 1.4 植物对磷胁迫的分子遗传学分析
• 1.4.1 植物对低磷胁迫响应基因的研究
• 1.4.2 小麦磷效率分子标记研究
• 1.4.3 cDNA-AFLP技术
• 1.5 本研究的目的意义和技术路线
• 1.5.1 目的意义
• 1.5.2 技术路线
• 第二章 黄淮麦区主要小麦品种苗期磷效率鉴定
• 2.1 材料、仪器与试剂
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 主要仪器与试剂
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验准备
• 2.2.2 小麦水培方法
• 2.2.3 小麦生理检测样品的制备
• 2.2.4 小麦磷效率评价分析所用公式
• 2.2.5 小麦RNA样品的提取和纯化,及cDNA的合成
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 不同基因型小麦的生物量、地上部生物量和地下部生物量
• 2.3.2 不同基因型小麦的吸磷量及磷浓度情况
• 2.3.3 不同基因型小麦的根冠比
• 2.3.4 不同基因型小麦地上部和地下部的生物量和磷元素分配
• 2.3.5 不同基因型小麦根系的磷吸收状况
• 2.4 结论与讨论
• 2.4.1 结论
• 2.4.2 讨论
• 第三章 黄淮麦区主要小麦品种低磷响应基因的筛选研究
• 引言
• 3.1 材料、仪器与试剂
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 主要仪器与试剂
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 小麦水培方法
• 3.2.2 小麦RNA样品的提取和纯化
• 3.2.3 cDNA-AFLP表达谱分析
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 小麦地上部与地下部总RNA提取与纯化
• 3.3.2 双链cDNA的合成
• 3.3.3 cDNA-AFLP表达谱分析
• 3.3.4 测序结果分析及荧光定量PCR检验
• 3.4 结论与讨论
• 3.4.1 结论
• 3.4.2 讨论
• 参考文献
• ABSTRACT