玉米自交系苗期耐低磷基因型的筛选

在土沙混合基质中设置高磷(97.66μg/g速效磷)、低磷(17.11μg/g速效磷)两种供磷水平,对所收集的40个玉米自交系进行了苗期耐低磷营养特性的分析。结果发现,在低磷胁迫下,供试材料大多数属于磷中低效吸收和低效利用型,只有1个自交系具有高效吸收和高效利用型特性,从一个侧面反映了我国玉米种质资源中耐低磷胁迫基因型的缺乏。

小麦耐低磷基因型的筛选

为发掘新的耐低磷小麦种质,利用磷源液相控制释放系统,通过相对生物量、根冠比和根部结构特征等形态指标,对41份小麦材料进行耐低磷种质筛选。结果表明,供试材料中,231104、231106和231122的相对生物量均在80%以上,根系发达,根毛长且密。其中,231122的相对生物量接近100%,在低磷胁迫下根部干重和根冠比明显高于正常供磷对照。用231个SSR标记进行多态性分析发现,它们与洛夫林10号和小偃54的多态率分别超过60%和58%。由此说明,231104、231106和231122是不同于洛夫林10号和小偃54的耐低磷种质,且能在低磷胁迫下优先保证根部生长,并调整根的形态结构,以利于吸收磷素,满足植株正常生长的需要。

甘蔗耐低磷基因型的筛选及其部分生理特征的研究

通过盆栽砂培试验，浇灌含有不同磷浓度（１．０、０．２、０．１、０．０ｍｍｏｌ／Ｌ）的Ｈｏａｇｌａｎｄ培养液，以地上部生物量的相对变化为指标，判别不同甘蔗基因型对低磷和缺磷的忍耐能力；并研究了不同甘蔗基因型在低磷和缺磷条件下的光合能力、无机磷含量、酸性磷酸酯酶活性的变化结果表明：粤糖５７－４２３、热带种（ｂａｄｉｌａ）忍耐低磷和缺磷的能力较差，粤糖７１－２１０、粤糖８５－１７７、粤糖８１－３４５４、桂糖１号忍耐低磷和缺磷的能力较强，粤糖７９－１７７、粤糖６３－２３７、台糖Ｆ－１７２、新台糖１０号等居中；台糖Ｆ－１３４只适应低磷条件各基因型的单位叶面积净光合速率随供磷水平降低未见下降，个别基因型反见升高；单叶光合量随供磷水平降低而下降，耐低磷基因型的单叶光合量下降不明显叶片无机磷含量呈“稳态”现象。

水稻不同耐低磷基因型的评价指标分析

对评价水稻不同基因型 (耐低磷基因型和低磷敏感基因型 )耐低磷能力的指标进行统计分析表明 ,以 0 .5mg/L(P)为低磷处理 ,培养到五叶一心期能较好地区分水稻耐低磷基因型和低磷敏感基因型品种。耐低磷基因型在低磷时单株绿叶数、苗高、茎基宽、叶龄、磷含量和吸磷量等方面都有较明显的优势。其中 ,低磷处理与对照的叶龄、磷含量、吸磷量、干物重等相对值在不同基因型间存在极显著的差异 ,叶龄相对值可作为水稻苗期耐低磷能力鉴定的形态学指标 ,这对于水稻耐低磷遗传研究具有重要意义。

水稻耐低磷种质的初步筛选

本文以农业部948项目“全球水稻分子育种计划”采用的151份国内外代表性种质为供体亲本、云南育成的优质高原粳稻品种滇粳优1号为轮回亲本、通过连续回交形成的5500个株行为材料,在田间自然缺磷条件下,以水稻植株分蘖数作为耐低磷评价指标,初步筛选出20个耐低磷基因型种质。

野生大豆紫色酸性磷酸酶PAP1基因的克隆及分析

以低磷胁迫处理的野生大豆w343叶片为材料,根据大豆的GmPAP1基因设计一对特异引物,采用同源克隆的方法获得了野生大豆紫色酸性磷酸酶PAP1基因的cDNA序列,并将其命名为GsPAP1。该基因与已报道的大豆GmPAP1基因长度一致,均为999 bp,编码332个氨基酸,分子量为37.71 kD,等电点为7.38。但在cDNA的编码区共有9处发生了碱基的替代,其中有5处转换和4处颠换,有7处编码的氨基酸残基不同,其序列一致性达99.38%。系统进化树分析表明,野生大豆GsPAP1基因与大豆、羽扇豆、甘薯、葡萄等植物的PAP1基因有较高同源性。

西尔斯山羊草紫色酸性磷酸酶PAP1基因的克隆及分析

旨在利用基因工程手段将AeSePAP1基因转入到小麦,为获得耐低磷胁迫的小麦品种奠定基础。以西尔斯山羊草的叶片为材料,根据小麦和二穗短柄草的PAP1基因设计特异引物,采用同源克隆的方法获得西尔斯山羊草紫色酸性磷酸酶PAP1基因的cDNA序列,并将其命名为AeSePAP1。该基因长1.03kb,编码335个氨基酸,分子质量为37.95ku,等电点为5.55。与小麦PAP1基因相比,西尔斯山羊草PAP1基因的cDNA的编码区有36处发生碱基替代,包括24处转换和12处颠换,有16处编码的氨基酸残基不同,其序列一致性达94.66%。对AeSePAP1基因编码的蛋白质进行生物信息学分析发现,该蛋白具有信号肽和跨膜结构,定位于质膜或分泌到胞外。系统进化树分析表明,西尔斯山羊草紫色酸性磷酸酶PAP1基因与普通小麦、短柄草、谷子的PAP1基因同源性较高。

双角山羊草紫色酸性磷酸酶PAP1基因的克隆及生物信息学分析

通过对双角山羊草紫色酸性磷酸酶PAP1基因的核酸和氨基酸序列进行相关生物信息学分析,旨在进一步利用基因工程手段将Ae Bi PAP1基因转入到小麦中,为获得耐低磷胁迫能力增强的小麦品种提供种质基因。以双角山羊草叶片为材料,根据小麦中的PAP1基因和二穗短柄草的PAP1基因设计兼并引物,采用同源克隆的方法,获得了双角山羊草紫色酸性磷酸酶PAP1基因的c DNA序列,并将其命名为Ae Bi PAP1,该双角山羊草紫色酸性磷酸酶PAP1基因长1.124 kb,共编码335个氨基酸,相应的氨基酸分子量为38.131 k Da,等电点为5.77。与小麦中的PAP1基因相比,双角山羊草PAP1的c DNA编码区发生碱基替代的地方共有35处,包含13处颠换与22处转换,有15处编码的氨基酸残基不同,其序列一致性达95.52%。对Ae Bi PAP1基因编码的蛋白质进行生物信息学分析发现,该蛋白具有一个信号肽但却没有跨膜结构,对Ae Bi PAP1编码蛋白进行三级结构预测发现,该编码蛋白包含金属离子结合中心,预测它属于金属蛋白。因此,将其定位于质膜比分泌到胞外的概率要高,通过对同源蛋白质氨基酸序列进行系统进化树分析,结果表明,双角山羊草紫色酸性磷酸酶PAP1基因与普通小麦的亲缘关系最近,与粳稻、短柄草、谷子亲缘关系较近,与大麦、乌拉尔图小麦、水稻以及节节麦等植物的亲缘关系较远。

不同基因型韭菜对磷处理的响应机理

采用水培法,测定了4种不同基因型韭菜品种植株的地上部干重、根干重和根冠比,研究了对两种磷处理水平的适应机理。结果表明:(1)两种磷处理下,耐低磷高效基因型品种791雪韭和甜脆791根干重显著大于磷敏感基因型一代杂交和久星2号,磷敏感型基因型的韭菜根干重不仅小,且随着磷浓度的变化,下降幅度较大又较快。(2)在不同供磷水平下,4种不同基因型韭菜的根冠比和不同磷处理呈正相关,但不论高磷还是低磷,791雪韭和甜脆791的根冠比、根干重始终保持较高水平。