大豆需要大量的磷来满足自身的生长代谢以及物质积累,但受限于磷矿不可再生以及植物对磷的吸收能力有限,低磷胁迫一直以来都是影响大豆产量及质量的重要因素,筛选磷高效大豆品种以及提高大豆适应低磷胁迫的能力是解决这一问题的有效途径。研究表明磷转运蛋白家族在促进植物对磷的吸收及转运过程中起着重要作用,分为PHT1、PHT2、PHT3、PHT4、PHT5及PHO1六类,其结构及定位不同因而具有不同的功能。目前在大豆中仅对PHT1家族进行了研究。明确大豆磷转运蛋白家族的组成进而揭示其功能具有重要意义。为了研究参与无机磷转运相关基因在低磷胁迫下的表达情况,本实验对长期及短期低磷胁迫处理的大豆根叶进行了转录组测序,得到了大量差异表达磷转运相关基因及转录因子。同时结合生物信息学分析的方法,根据拟南芥及水稻PT氨基酸序列在大豆数据库中得到了大豆PT家族成员并进行聚类分析。对PT基因启动子顺式作用元件的分析表明,部分基因除了具有低磷响应元件P1BS外还含有干旱响应元件MBS。为了进一步分析这些基因的功能,利用qPCR方法测定了基因在低磷干旱处理大豆根和叶中的表达量,并分析了表达水平与含磷量的相关性,最终确定响应低磷干旱的基因,并对关键基因进行了克隆及亚细胞定位分析。具体研究结果如下:1.通过农艺性状、生理指标、产量因素、植酸含量降低率等在东北地区广泛种植的193个大豆品种中筛选得到长农26、雁育3号、绥农28等磷高效品种,同时明确了植酸含量降低率作为辅助筛选指标的可行性。2.转录组测序分析了长期低磷及短期低磷胁迫大豆根和叶中基因的差异表达情况,得到了大量响应低磷胁迫的基因和转录因子。同时为了明确大豆磷转运蛋白家族的分类及成员构成,利用生物信息学及转录组数据分析得到大豆PHT1、PHT2、PHT3、PHT4、PHT5、PHO1家族的基因共计57个。对这些基因的启动子顺式作用元件分析发现同时含有低磷响应元件P1BS以及干旱响应元件MBS的基因13个。3.利用qPCR方法分析了13个目的基因在低磷干旱胁迫下的表达情况,并结合含磷量数据分析了基因表达水平与含磷量的相关性,从而进一步确定关键基因有GmPHT1;1、GmPHT1;7、GmPHT4;7、GmPHT4;8、GmPHT4;10、GmPHO1;4、GmPHO1;5、GmPHO1;7。4.成功克隆关键基因GmPHT4;10,亚细胞定位结果表明该基因定位在叶绿体上,基因表达量测定表明该基因在叶片中表达量较高,对短期低磷、干旱胁迫均有响应并同时影响叶片含磷量。