野大豆(Glycine soja Sieb. et Zucc)抵御低磷胁迫的分子机制研究
批准号:
32072012
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
石连旋
依托单位:
学科分类:
作物种质资源学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
石连旋
中文摘要
土壤缺磷是限制我国大豆生产的重要因素。优质野生植物资源的有效开发和利用是培育优质、多抗型农作物新品种的重要途径。优异野大豆种质资源抵御低磷胁迫的生理及分子机制研究将为耐低磷型栽培大豆新品种的选育提供重要的理论基础。本课题拟在前期已获得耐低磷型野大豆材料及对其形态和生理特性研究的基础上,以不同磷效率型野大豆和栽培大豆为实验材料,通过对低磷条件下实验材料幼苗不同器官中离子组学、代谢组学、转录组学及其相互关系的测试与分析,比较研究磷高效野大豆、普通野大豆、栽培大豆之间矿质营养、小分子物质代谢及转录水平的差异;结合代谢物功能分析、代谢途径富集、分子互作的系统研究,全面解析生物小分子功能及其营养和分子调控之间的关联性,从而揭示磷高效型野大豆抵御低磷胁迫的内在分子机制。本研究将为野大豆种质资源的有效利用及磷高效型栽培大豆新品种的选育奠定理论基础,为植物资源评价及鉴定研究提供新思路新方法。
英文摘要
Phosphorus deficiency in soil is an important factor limiting soybean production in China. The effective development and utilization of high quality wild plant resources is an important way to cultivate new varieties of high quality and multi-resistance crops. The studies of physiological and molecular mechanisms of excellent wild soybean germplasm resources against low phosphorus stress will provide an important theoretical basis for breeding new varieties of low phosphorus tolerant cultivated soybean. Based on the previous study of low-phosphorus-tolerant wild soybean materials and their morphological and physiological characteristics, and takingdifferent phosphorus-efficient wild soybean and cultivated soybean as experimental materials, the differences of mineral nutrition, small molecule metabolism and transcription levels among high-efficiency wild soybean, common wild soybean and cultivated soybean were compared by testing and analyzing the ionomics, metabolomics, transcriptome and their interrelation in different organs of seedlings under low phosphorus conditions. Combined with the systematic study of metabolite function analysis, metabolic pathway enrichment and molecular interaction, the relationship between biological small molecular function and its nutrition and molecular regulation is comprehensively analyzed, so as to reveal the intrinsic molecular mechanism of phosphorus efficient wild soybean against low phosphorus stress. This study will lay a theoretical foundation for the effective utilization of wild soybean germplasm resources and breeding of new varieties of phosphorus-efficient cultivated soybean, and provide new ideas and methods for the evaluation and identification of plant resources.
土壤缺磷是限制我国大豆生产的重要因素。优质野生植物资源的有效开发和利用是培育优质、多抗型农作物新品种的重要途径。本课题在前期已获得耐低磷型野大豆材料及对其形态和生理特性研究的基础上,以不同基因型野大豆和栽培大豆为实验材料,在对低磷条件下对实验材料幼苗不同器官中离子组学、代谢组学、转录组学及其相互关系的测试与分析,比较研究耐低贫瘠型野大豆、普通野大豆、栽培大豆之间矿质营养、小分子物质代谢及转录水平的差异,并结合代谢物功能分析、代谢途径富集、分子互作的系统研究,全面解析生物小分子功能及其营养和分子调控之间的关联性,从而揭示野大豆抵御低磷胁迫的内在分子机制以及栽培大豆受到低磷胁迫损伤的响应过程。结果表明,野大豆幼苗通过在顶部叶片和基部叶片中积累Mg2+、Fe3+和SO42-,增强TCA循环,并维持顶部叶片中H2PO4-的相对稳定,增强二糖代谢,促进基部叶片中氨基酸代谢,抑制磷酸己糖代谢,进而促进氨基酸和蔗糖的再利用来抵御低磷胁迫。野大豆幼苗叶片及根系还能够积累Fe3+、Cu2+、Zn2+等有益离子含量,以及增强膜上磷脂降解及硫脂和半乳糖脂的合成来促进内部磷的再利用,同时增强谷胱甘肽代谢和苯丙烷生物合成等途径来清除活性氧,保护膜免受氧化损伤,帮助植物幼苗在缺磷环境中生存。此外,低磷胁迫下栽培大豆幼苗中水杨酸信号转导途径和重要的氨基酸代谢变的得敏感,削弱了基础代谢、抗氧化和膜保护能力,这导致其幼苗对低磷胁迫敏感,受到胁迫损伤。本课题的研究成果将为开发耐贫瘠型大豆品种提供理论依据,为野大豆种质资源开发提供科学依据。并且在本课题的支持下,共发表SCI论文8篇,培养硕士研究生4名,圆满完成各项实验研究任务。
野大豆(Glycine soja Sieb. et Zucc)抵御低磷胁迫的分子机制研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:58万元
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批准年份:2020
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负责人:石连旋
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依托单位:
不同进化类型黄豆亚属植物光合特性与离子平衡对盐碱胁迫适应机理研究
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批准号:31270366
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:石连旋
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依托单位:
国内基金
海外基金