大麦种质资源磷利用效率的评价及其转录组分析

发布时间：2020-05-23 17:54

【摘要】：磷是维持作物生长发育的主要元素。磷矿作为磷肥的原料,是面临枯竭的不可再生资源,培育磷高效作物新品种势在必行。基于此,本研究对150份大麦种质的磷效率进行评价,筛选出磷高效和低效基因型材料,从形态、生理生化和分子水平上探讨了它们响应低磷胁迫的机制,主要结果有:1)通过盆栽试验对大麦种质进行正常磷和低磷水平处理,通过农艺性状分析发现不同基因型响应贫磷胁迫的策略差异较大,总体表现为生长发育迟缓、产量下降。综合评价各性状指标筛选出磷高效(GN121)和低效(GN42)基因型各1份。其中GN121在贫磷胁迫下株高、茎粗、穗长、穗粒数、穗质量和千粒质量较正常磷处理分别下降0.86%、2.50%、1.45%、4.17%、3.79%和4.31%,GN42的各项指标降幅分别为10.37%、15.39%、51.97%、31.25%、40.74%和27.03%。2)以田间施肥量及其1/10分别作为正常磷和贫磷处理水平,水培条件下GN121的长势受贫磷胁迫影响远小于GN42。对贫磷处理3、19 d及恢复供磷3 d后2份材料的生理生化指标进行分析,发现贫磷胁迫下干质量、无机磷及可溶性糖含量呈下降趋势,GN42中各指标的降幅比GN121更大,酸性磷酸酶活性、相对电导率和可溶性蛋白含量却有不同程度的增加。当恢复供磷3 d后,除相对电导率持续升高外,其余指标的变化均与贫磷胁迫下相反。除相对电导率外,同一条件下GN121的各项指标均比GN42大。3)结合二代和三代转录组测序,构建了大麦响应贫磷胁迫的转录本数据库,比较基因在不同磷水平下的表达量,在GN121和GN42中分别鉴定到6 182和5 270个差异表达基因,其中大部分基因参与了磷代谢途径,且这些基因在GN121中的表达量显著高于GN42。在根系和叶片中分别检测到6和7个磷转运蛋白,它们的表达模式在GN121和GN42之间差异较大。

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