小麥苗期地上部低磷脅迫基因表達(dá)譜分析.pdf

1、磷是植物三大必需礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素之一，在作物生產(chǎn)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，它卻是一種不可再生資源。小麥生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中常受到磷營(yíng)養(yǎng)不足的制約，嚴(yán)重影響了其產(chǎn)量和品質(zhì)的提高。為了篩選小麥耐低磷脅迫品種，尋找小麥低磷脅迫響應(yīng)的關(guān)鍵基因，以期用于小麥缺磷的地上部分子診斷，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)小麥地上部磷的轉(zhuǎn)運(yùn)和再利用機(jī)制。本研究以鄭麥9023為材料，利用基因芯片技術(shù)對(duì)其地上部受低磷脅迫誘導(dǎo)的差異表達(dá)基因進(jìn)行了篩選鑒定，對(duì)部分候選基因用熒光定量PCR(quant

2、itative PCR，qRT-PCR)進(jìn)行了檢測(cè)分析；研究還初步測(cè)定了42個(gè)不同基因型小麥苗期耐低磷脅迫特性。主要結(jié)果如下：
　　 1.采用Affymetrix小麥全基因組芯片，對(duì)低磷脅迫(21天)的鄭麥9023苗期地上部進(jìn)行基因表達(dá)檢測(cè)。芯片結(jié)果顯示，和全營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)相比共有非重復(fù)差異表達(dá)基因探針288個(gè)(差異表達(dá)倍數(shù)2倍以上為標(biāo)準(zhǔn))。其中，上調(diào)基因247個(gè)，占85.76％，下調(diào)基因41個(gè)，占14.24％。在NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中的序

3、列相似基因功能主要包括六類：信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)類(21個(gè))、表達(dá)調(diào)控類(12個(gè))、代謝途徑類(82個(gè))、脅迫響應(yīng)類(38個(gè))、轉(zhuǎn)運(yùn)體類(12個(gè))、病程相關(guān)類(9個(gè))。
　　 選擇54個(gè)差異表達(dá)探針，進(jìn)行引物設(shè)計(jì)，分析其在鄭麥9023苗期地上部的表達(dá)情況。其中48個(gè)目的基因引物對(duì)得到特異性條帶，42個(gè)基因在qRT-PCR檢測(cè)中與芯片差異表達(dá)趨勢(shì)一致，芯片結(jié)果的準(zhǔn)確率為87.50％。
　　 2.利用qRT-PCR系統(tǒng)檢測(cè)了48個(gè)候選基

4、因在低磷脅迫條件下鄭麥9023和汝州0319苗期的表達(dá)情況，結(jié)果表明：低磷脅迫條件下，在兩個(gè)品種的地上部和根部均上調(diào)表達(dá)的基因有17個(gè)。其中，1個(gè)脅迫響應(yīng)類基因，9個(gè)代謝途徑類基因，另外7個(gè)基因沒(méi)有已知的同源基因功能。
　　 對(duì)候選基因在兩個(gè)品種中的表達(dá)情況比較分析顯示：48個(gè)篩選基因在兩個(gè)品種中低磷條件下的表達(dá)情況不完全一致。其中，在兩個(gè)品種的地上部表達(dá)不一致的基因共18個(gè)，地下部表達(dá)不一致的基因共19個(gè)。鄭麥9023和汝州0

5、319雖然都是相對(duì)耐低磷的品種，但低磷條件下的根型差別顯著，這預(yù)示著它們應(yīng)對(duì)低磷的機(jī)制可能不同。本研究揭示的差異表達(dá)基因可為探索小麥不同耐低磷途徑提供線索。
　　 3.為檢測(cè)不同基因型小麥耐低磷逆境特性，本研究在營(yíng)養(yǎng)嚴(yán)格可控的水培條件下進(jìn)行了苗期測(cè)定。綜合考慮各品種的綜合力和反應(yīng)敏感性強(qiáng)弱，將42個(gè)小麥品種苗期耐低磷脅迫狀況分為9組：敏感耐脅迫組(科農(nóng)9204)；敏感中等耐脅迫組(偃展4110等共2個(gè)品種)；敏感不耐脅迫組(矮抗

6、58)；中等敏感耐脅迫組(豫麥18等共7個(gè)品種)；中等敏感中等耐脅迫組(汝州0319、邯6172等共8個(gè)品種)；中等敏感不耐脅迫組(西農(nóng)979等共7個(gè)品種)；不敏感耐脅迫組(小偃54、小偃6號(hào)等共5個(gè)品種)；不敏感中等耐脅迫組(鄭麥366等共6個(gè)品種)；不敏感不耐脅迫組(中國(guó)春等共5個(gè)品種)。其中不敏感耐脅迫組和中等敏感耐脅迫型這兩類可認(rèn)為是適應(yīng)低磷脅迫的優(yōu)良基因型。鄭麥9023屬于反應(yīng)不敏感耐脅迫組品種，主根、側(cè)根數(shù)目較少，長(zhǎng)度較大。