低磷脅迫下不同玉米自交系幼苗的生長(zhǎng)、磷素分配特征及相關(guān)響應(yīng)基因表達(dá)研究.pdf

1、磷是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量元素之一，參與植物光合作用、呼吸作用、碳代謝、信號(hào)傳導(dǎo)和能量代謝等生理過程。據(jù)調(diào)查，世界范圍內(nèi)大量耕地有效磷缺乏，嚴(yán)重影響植物生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量。玉米（Zea mays L.）是一種重要的糧食作物兼飼料作物，玉米苗期是其生長(zhǎng)的關(guān)鍵期和敏感期，磷缺乏嚴(yán)重抑制幼苗生長(zhǎng)和后期發(fā)育。因此，對(duì)玉米苗期耐磷機(jī)制的研究不僅具有重要的科學(xué)意義，也將為農(nóng)業(yè)上耐低磷品種的篩選和培育提供重要的理論指導(dǎo)。
　　本研究在前期研究

2、的基礎(chǔ)上，以2個(gè)玉米自交系QXN233（耐低磷型），QXH0121C（低磷敏感性）為材料，通過沙培方法進(jìn)行耐低磷特性的測(cè)定，并對(duì)這2個(gè)不同低磷耐性自交系進(jìn)行干物質(zhì)含量、根系形態(tài)和磷元素含量的檢測(cè)分析。進(jìn)一步通過Real-time PCR技術(shù)，檢測(cè)了低磷脅迫應(yīng)答的相關(guān)基因ZmPht1;1(GRMZM2G070087),ZmPht1;3(GRMZM2G112377),ZMPho2;5(GRMZM2G466265)，ZmPht3;5(GRMZ

3、M2G009045)。所獲得的結(jié)果如下:
　　(1)在低磷條件下，低磷敏感型品種QXH0121C的葉片以及莖部都呈現(xiàn)嚴(yán)重的缺磷癥狀（顏色呈現(xiàn)嚴(yán)重的紫紅色）。就干物重、根冠比、根表面積、根體積和根尖數(shù)量這些指標(biāo)而言，耐低磷品種QXN233都高于敏感型品種QXH0121C。而對(duì)于磷素分配，由于玉米自交系要保證在低磷條件下的正常生長(zhǎng)發(fā)育，因此需要將更多的磷素向地上部運(yùn)輸，故而QXN233整體磷素積累較QXH0121C高，且在根系中磷素的

4、分配比顯著低于自交系QXH0121C。
　　(2) ZmPht1;1與ZmPht1;3都屬于Pht1磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族，含有MFS家族保守結(jié)構(gòu)域，ZmPho2;5屬于Pho磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族，含PKc和UBCc家族保守結(jié)構(gòu)域，ZmPht3;5屬于Pht3磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族，含有Mito-carr家族保守結(jié)構(gòu)域，這4個(gè)基因的編碼蛋白都與高粱的同源性較高。
　　(3)通過熒光實(shí)時(shí)定量PCR檢測(cè)4個(gè)基因在低磷脅迫下的2個(gè)玉米自交系中的表達(dá)差異

5、，結(jié)果顯示:1）正常供磷水平下，ZmPht1;1，ZmPht1;3在2個(gè)玉米自交系葉片中的表達(dá)量均無較明顯的變化，但低磷脅迫下，ZmPht1;1和ZmPht1;3在QXH233葉片中的基因表達(dá)量分別為QXH0121C葉中的10倍和40倍左右。2）無論低磷還是正常條件下，ZmPht3;5在QXH233根部的表達(dá)量均顯著高于其在QXH0121C中的表達(dá);同時(shí)，該基因在QXH233根部的表達(dá)受到低磷脅迫的抑制。3）低磷脅迫下，ZmPho2;5

6、在QXH233根部顯著上調(diào)表達(dá)，而在QXH0121C的根部則下調(diào)表達(dá)。并且低磷脅迫時(shí)，該基因在QXH233根部的表達(dá)量約是在QXH0121C根部的8倍。可以看出上述4個(gè)磷轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因均參與了QXH233對(duì)低磷脅迫的響應(yīng)。結(jié)合磷素分配的研究結(jié)果，推測(cè)這是該自交系在低磷條件下能夠有較高的磷素積累的原因之一。
　　本研究選取耐低磷型玉米自交系QXN233和低磷敏感的QXH0121C為材料，研究低磷、正常、高磷三個(gè)生長(zhǎng)條件下，兩個(gè)自交系幼