不同磷效率大豆根系蛋白差异及GmPHF1的互作蛋白筛选

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaowu7623563
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大豆(Glycine max(L.)Merr.)是喜磷作物,缺磷制约大豆产量的一项主要因素。在农业生产中,会通过施用磷肥来缓解磷缺乏问题,但磷矿的资源有限,而且过度施用磷肥会造成环境污染。而种植磷高效品种大豆是解决这一问题的有效途径,因此明确磷高效大豆对磷素吸收及转运的途径,对提高大豆的磷利用效率具有重要意义。本研究在前期研究的基础上,分析了低磷胁迫条件下不同磷效率大豆的根系蛋白差异,确定与磷缺乏耐受有关的主要蛋白质和代谢途径;筛选和验证GmPHF1(Glyma.20G190300)基因的互作蛋白,通过对其机理的初步研究,从而丰富大豆耐低磷相关过程的调控网络和根系响应低磷胁迫的分子机制。试验研究结果如下:1.通过砂培试验,对不同磷效率大豆根系的磷饥饿调控网络相关基因的表达量进行分析。磷高效品种的磷转运蛋白基因GmPHT1及磷饥饿反应基因GmPHR1的表达量,在一定处理时间之后显著低于磷低效品种;而磷转运蛋白协助因子GmPHF1表达量显著的增加,且显著高于磷低效品种。此外,不同磷效率品种在应对低磷胁迫时,SPX家族基因有着不同的表达模式。2.无磷(0mmol·L-1KH2PO4,P0),低磷(0.05mmol·L-1KH2PO4,P1)和常磷(0.5mmol·L-1KH2PO4,P2)三种磷浓度处理下,对不同磷效率大豆根系进行了蛋白质组学研究。在两品种的根系中共鉴定出4126个蛋白质。与常磷处理相比,从低磷到无磷条件下获得的差异表达蛋白数量增加。在磷高效品种中获得的所有差异表达蛋白在磷缺乏的情况下上调,而在磷低效品种中检测到的大多数差异表达蛋白在磷缺乏的情况下下调。同时,本研究提出三种关键蛋白I1KW20(禁止蛋白)、I1K3U8(α-淀粉酶抑制剂)和C6SZ93(α-淀粉酶抑制剂)作为筛选耐低磷大豆品种的潜在生物标记物。3.磷胁迫条件下,磷低效大豆抑制了根系氧化磷酸化、谷胱甘肽代谢和碳代谢等重要代谢途径,从而影响植株生长。而磷高效品种提高了根系代谢活性,特别是在2-氧代甲酸代谢、碳代谢、糖酵解、氨基酸生物合成、戊糖磷酸化、氧化磷酸化、其他类型的O-聚糖生物合成和核黄素代谢途径,以维持其在磷胁迫条件下的正常生长。4.利用酵母双杂交技术筛选到7个与GmPHF1互作的蛋白,它们均参与植物抗逆调节,包括NAC转录因子、类囊泡相关蛋白、纤维素合酶A催化亚基、转录变体及锚蛋白重复结构域蛋白。总的来说,本研究结果为大豆对缺磷的反应和耐受性提供了新的见解。
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