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小麦新型磷转运蛋白基因的分子特征和功能解析
结题报告
批准号:
30971773
项目类别:
面上项目
资助金额:
30.0 万元
负责人:
肖凯
依托单位:
学科分类:
C1307.作物基因组及遗传学
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
路文静、李小娟、郭程瑾、郭丽、许振龙、张立军、崔喜荣
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中文摘要
提高小麦等作物对土壤磷和肥料磷的吸收和利用效率,对于促进磷素资源可持续利用和推动农业可持续发展具有重要意义。磷转运蛋白是介导植株对土壤有效态磷(Pi)吸收及Pi在细胞间转运的主体,但迄今有关小麦磷转运蛋白基因克隆、表达和功能鉴定的研究尚缺乏系统报道。本课题以前期已克隆的、在决定磷胁迫下植株磷效率具有重要作用的4个新型小麦磷转运蛋白基因(TaPT1-1~TaPT4-1)为基础,系统揭示上述基因的结构、表达和转录调控特征;采用酵母表达和突变体功能互补技术,明确供试基因编码蛋白的生化特性、磷吸收和转运功能;利用上述基因上下调表达转基因植株,阐明各基因在调控植株磷素吸收和利用中的能力;进一步以磷效率不同的特定近等基因系和F1材料,全面解析供试基因在调控小麦磷效率中的作用。本项研究将系统阐明小麦新型磷转运蛋白基因的分子特征和功能,为进一步揭示小麦磷效率的分子调控机制和指导小麦磷高效遗传改良提供依据。
英文摘要
本项目以小麦新型磷转运蛋白基因(TaPT1-1~TaPT4-1,依据国际规范命名法则分别命名为TaPHT2;1、TaPht1;4、TaPT2-1和TaPT4)以基础,系统阐明了上述基因分子特征、应答低磷逆境特性和转录调控机制、生化特性及遗传转化对植株吸收利用磷素的影响。主要结果如下。. 1. TaPHT2;1、TaPht1;4、TaPT2-1和TaPT4均具有植物种属磷转运蛋白(PT)的类似基因结构和蛋白质特征,编码蛋白含有12个保守跨膜域,定位于细胞质膜(TaPht1;4、TaPT2-1和TaPT4)和叶绿体被摸(TaPHT2;1)。.  供试4个小麦PT基因的表达特征存在差异,依据对外源供磷水平的应答特点分为2个类别。第一类别包括TaPht1;4、TaPT2-1和TaPT4,上述基因表现为对低磷呈明显应答、且主要在根系中特异或优势表达。第二类别包括TaPHT2;1,该基因呈叶片优势表达,受到高磷诱导。.  3. 利用缺失磷素吸收功能的酵母突变体PM192,阐明了供试基因介导生物体吸收磷素的功能和生化特征。发现各基因编码蛋白介导酵母吸收磷素的浓度范围和吸收动力学常数(Km)存在较大差异,TaPHT2;1、TaPht1;4、TaPT2-1和TaPT4的Km分别为225 μM、35.3 μM、75.6 μM和64.7 μM。上述生化特征分别与TaPHT2;1位于叶绿体被膜参与组织中磷素转运、TaPht1;4、TaPT2-1和TaPT4主要参与低磷下的磷素吸收相符。 .  4. 敲除TaPHT2;1显著降低不同外源磷水平下叶片叶绿体中的无机磷含量、植株光合效率和干物质生产能力,及显著降低不同磷水平下植株的磷素利用效率;超表达TaPht1;4则显著增加植株低磷条件下吸收磷素数量,缓解植株缺磷逆境,显著增加了植株的干物质生产量。因此,TaPHT2;1和TaPht1;4可作为小麦磷高效遗传改良的重要基因资源。 . 5. 以磷素吸收和利用效率不同的小麦近等基因系为材料,阐明了供试基因在调控植株磷素吸收和利用中的贡献率。TaPHT2;1和TaPht1;4贡献率较大,分别为23.6%和28.2%,TaPT2-1和TaPT4的贡献率较小,分别为8.38%和10.32%。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:--
期刊:中国农业科技导报
影响因子:--
作者:孙传范;肖凯;韩胜芳;赵芳华;鲍金香
通讯作者:鲍金香
Overexpression of TaSRK2C1, a Wheat SNF1-Related Protein Kinase 2 Gene, Increases Tolerance to Dehydration, Salt, and Low Temperature in Transgenic Tobacco
TaSRK2C1(一种小麦 SNF1 相关蛋白激酶 2 基因)的过表达可提高转基因烟草对脱水、盐和低温的耐受性
DOI:10.1007/s11105-012-0548-x
发表时间:2013-08-01
期刊:PLANT MOLECULAR BIOLOGY REPORTER
影响因子:2.1
作者:Du, Xiaoming;Zhao, Xiaolei;Xiao, Kai
通讯作者:Xiao, Kai
DOI:--
发表时间:--
期刊:河北农业大学学报
影响因子:--
作者:刘芳朋;张立军;谷俊涛;李小娟;郭程瑾;路文静;肖凯
通讯作者:肖凯
DOI:10.5897/ajb11.1765
发表时间:2011-10
期刊:African Journal of Biotechnology
影响因子:--
作者:Tianlei Liu;Jin-cai Li;Juntao Gu;Wenjing Lu;Chengjin Guo;Ruijuan Li;X. Kai
通讯作者:Tianlei Liu;Jin-cai Li;Juntao Gu;Wenjing Lu;Chengjin Guo;Ruijuan Li;X. Kai
Identification and characterization of microRNAs from wheat (Triticum aestivum L.) under phosphorus deprivation
缺磷条件下小麦 (Triticum aestivum L.) 的 microRNA 的鉴定和表征
DOI:10.1007/s13562-012-0117-2
发表时间:2012
期刊:Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology
影响因子:1.9
作者:Xiaolei Zhao;Xiaomai Liu;Chengjin Guo;Juntao Gu;Kai Xiao
通讯作者:Kai Xiao
小麦NF-YB转录因子家族成员介导植株抵御干旱逆境的分子机理
  • 批准号:
    31872869
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    肖凯
  • 依托单位:
小麦小分子RNA TaMIR1118及其靶基因钙调素TaCaM2模块介导植株抵御低氮逆境分子机理
  • 批准号:
    31571664
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    68.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    肖凯
  • 依托单位:
小麦小分子RNA TaMIR167和TaMIR1139应答和抵御低磷逆境的分子机理
  • 批准号:
    31371618
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    肖凯
  • 依托单位:
水稻新型植酸酶基因的表达调控和功能研究
  • 批准号:
    30871466
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    32.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    肖凯
  • 依托单位:
国内基金
海外基金