大豆早期共生信號(hào)傳導(dǎo)途徑基因的克隆及功能驗(yàn)證.pdf

1、大豆是世界上最主要的經(jīng)濟(jì)作物和最重要的油料作物之一。豆科植物與根瘤菌形成的共生固氮系統(tǒng)是自然界最重要的固氮方式，共生固氮因其高效性和經(jīng)濟(jì)性而在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于豆科植物與根瘤菌共生固氮的研究大多集中于模式植物，很多早期結(jié)瘤基因已被鑒定，但對(duì)于大豆與根瘤菌共生結(jié)瘤固氮的研究較少。本研究通過對(duì)大豆早期結(jié)瘤基因SymRK、CCaMK、NSP1、NSP2、NIN進(jìn)行功能鑒定，期望對(duì)大豆-根瘤菌共生結(jié)瘤信號(hào)傳導(dǎo)過程進(jìn)行探

2、索。主要研究結(jié)果如下:
　　1.為了鑒定基因GmSymRKα/β、GmCCaMKα/β、GmNSP1α/β、GmNSP2α及GmNINα在大豆-根瘤菌共生結(jié)瘤過程中的功能，我們利用毛根轉(zhuǎn)化技術(shù)，驗(yàn)證了其過量表達(dá)和下調(diào)表達(dá)對(duì)大豆植株結(jié)瘤數(shù)的影響。結(jié)果表明:GmSymRKα/β、GmCCaMKα/β、GmNSP1α/β、GmNSP2α、GmNINα過量表達(dá)后，植株結(jié)瘤數(shù)顯著多于對(duì)照組;GmSymRKα/β、GmCCaMKα/β基因下調(diào)

3、表達(dá)后，植株結(jié)瘤數(shù)顯著少于對(duì)照組。以上結(jié)果表明GmSymRKα/β、GmCCaMKα/β、GmNSP1α/β、GmNSP2α、GmNINα在大豆結(jié)瘤過程中均具有重要作用。
　　2.我們利用毛根轉(zhuǎn)化技術(shù)，驗(yàn)證了在蒺藜苜蓿突變體mtdmi3、mtnsp1-1及野生型A17中基因互補(bǔ)和過量表達(dá)對(duì)植株結(jié)瘤數(shù)的影響。結(jié)果表明:在mtdmi3中表達(dá)GmCCaMKβ能夠使植株恢復(fù)結(jié)瘤能力;在mtnsp1-1中表達(dá)GmNSP1α/β均能夠使植株恢

4、復(fù)結(jié)瘤能力;同時(shí)，在野生型蒺藜苜蓿A17中過量表達(dá)GmCCaMKβ、GmNSP1α/β均能顯著增加植株結(jié)瘤數(shù)目。以上結(jié)果說明，GmCCaMKβ在蒺藜苜蓿中能夠互補(bǔ)DMI3的生物學(xué)功能;GmNSP1α/β在蒺藜苜蓿中均能互補(bǔ)NSP1的生物學(xué)功能。
　　3.利用qRT-PCR檢測(cè)了各基因表達(dá)情況的相互影響，結(jié)果表明:過量表達(dá)基因GmSymRK使GmCCaMK、GmNSP1及GmNSP2的表達(dá)受到不同程度的上調(diào)，抑制GmSymRK的表達(dá)

5、使GmCCaMK、GmNSP1及GmNSP2的表達(dá)受到不同程度的下調(diào);過量表達(dá)基因GmCCaMK使GmNSP1、GmNSP2的表達(dá)受到不同程度的上調(diào)，抑制GmCCaMK的表達(dá)使GmNSP1、GmNSP2的表達(dá)受到不同程度的下調(diào);過量表達(dá)GmNSP1使GmNSP2及GmNIN的表達(dá)受到強(qiáng)烈上調(diào);過量表達(dá)GmNSP2α使GmCCaMK、GmNIN的表達(dá)受到不同程度的下調(diào);過量表達(dá)GmNINα使GmNSP2的表達(dá)受到強(qiáng)烈下調(diào)。以上結(jié)果說明，在