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中国水稻科学 2016年第4期30卷 397-405页

作者：张亮孙文献孙雅菲裴文霞罗闻真孙瑞张占田徐国华孙淑斌南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

磷是植物体生长发育所必需的大量营养元素之一,广泛参与植物体多种生命活动。土壤中磷的有效性很低,是农业生产中限制作物产量的重要因素。osphr3(LOC_Os02g04640)属于MYB-CC家族,与水稻中磷信号途径中心调控因子osphr2是同源基因,且具... 详细信息

磷是植物体生长发育所必需的大量营养元素之一,广泛参与植物体多种生命活动。土壤中磷的有效性很低,是农业生产中限制作物产量的重要因素。osphr3(LOC_Os02g04640)属于MYB-CC家族,与水稻中磷信号途径中心调控因子osphr2是同源基因,且具有部分功能重叠。本研究利用转基因技术获得osphr3基因的突变体和超表达材料,通过水培实验、^(32)Pi同位素实验以及桶培实验来研究该基因在吸收利用磷素过程中的作用。水培实验表明,与野生型相比,突变体磷含量无明显差异,基因超表达能够提高水稻体内磷含量。^(32)Pi同位素实验显示,与野生型相比,缺磷时突变体吸收速率降低,而该基因超表达能够促进磷素的吸收与转运。桶培实验表明,该基因超表达能够增加水稻有效分蘖数,提高种子中磷含量,该基因缺失使得穗长变短。osphr3基因可能调控促进磷的吸收与向地上部转运。该研究将为以后分子育种提供依据。

关键词：水稻磷酸盐 osphr3

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利用拟南芥转化体系研究水稻osphr3对植株生长发育和氮磷利用的影响

利用拟南芥转化体系研究水稻OsPHR3对植株生长发育和氮磷利用的影...

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作者：罗闻真南京农业大学

学位级别：硕士

氮与磷是生物体所需的大量营养元素,植物的生长发育的各个阶段都与其密切相关。植物从外部环境中摄取氮素和磷素主要是土壤中的有机氮和有效磷,然而土壤环境中的氮含量和磷的有效性极低,不能满足植物生长发育的正常需求。已有研究发现水... 详细信息

氮与磷是生物体所需的大量营养元素,植物的生长发育的各个阶段都与其密切相关。植物从外部环境中摄取氮素和磷素主要是土壤中的有机氮和有效磷,然而土壤环境中的氮含量和磷的有效性极低,不能满足植物生长发育的正常需求。已有研究发现水稻osphr3在磷高效转运上有重要研究价值。水稻转录因子基因osphr3为拟南芥AtPHL1的同源基因,本文以水稻基因osphr3为研究对象,模式植物拟南芥(哥伦比亚型)的野生型Col-0和突变体atphl1为试验材料,研究了水稻osphr3对植株生长发育和氮磷利用的影响,为水稻的氮磷高效利用提供一定的研究基础。所获得的主要结果如下:1.通过农杆菌介导的花序侵染法,将水稻基因osphr3转入拟南芥atphl1突变体;利用潮霉素筛选、GUS染色鉴定、分子鉴定以及拷贝数鉴定,获得拟南芥osphr3转化材料,并将其命名为osphr3转化株。2.通过对osphr3转化株的研究发现,与野生型和atphl1突变体相比,水稻基因CsPHR3的超表达能促进拟南芥主根伸长和侧根发生;并能促进植株叶片面积增大,植株增高,生物量增加。说明osphr3可以明显促进拟南芥植株生长发育,osphr3转化拟南芥突变体后可部分回补拟南芥基因AtPHL1突变所缺失的功能。3.通过水培和盆栽试验发现,osphr3转化株可提取磷含量显著高于突变体,说明osphr3的超表达可促进植株对磷素的吸收;不同NO3-供应的水培试验表明,osphr3转化株地下部分NO3-的含量高于突变体或野生型,且在中低硝条件下,转化株侧根数显著高于突变体,说明osphr3的表达促进植株地下部分N03-的吸收转运,并在中低硝条件下促进植株侧根发育。4.为了研究水稻osphr3的调控对植株氮磷素吸收积累是否互相影响,测定了不同磷素条件下拟南芥含氮量。结果证明,在osphr3的调控下,植株对氮素的吸收显著增强,且不受环境磷素水平的影响。

关键词： osphr3 拟南芥磷氮 atphl1

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水稻转录因子基因osphr3在磷氮利用过程中的作用

水稻转录因子基因OsPHR3在磷氮利用过程中的作用

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作者：张亮南京农业大学

学位级别：硕士

磷是植物体生长发育所必须的大量营养元素之一,广泛参与植物体多种生命活动,土壤中磷的有效性很低,是农业生产中限制作物产量的重要因素。植物的主要矿质氮源是按态氮和硝态氮,由于土壤中氮素含量很低,并且容易流失,一般来说不能满足作... 详细信息

磷是植物体生长发育所必须的大量营养元素之一,广泛参与植物体多种生命活动,土壤中磷的有效性很低,是农业生产中限制作物产量的重要因素。植物的主要矿质氮源是按态氮和硝态氮,由于土壤中氮素含量很低,并且容易流失,一般来说不能满足作物对氮素的需求。水稻是我国重要的粮食作物,磷氮是水稻生产的重要限制因子,因此研究osphr3基因在磷氮利用过程中的作用,对于提高磷氮的吸收和利用效率具有重要意义。本文以水稻转录因子基因osphr3为研究对象,以水稻模式品种日本晴为试验材料,通过生物信息学和表达模式分析鉴定该基因的表达特征,利用Tos17插入突变体及超表达材料研究osphr3基因功能,为水稻磷氮高效吸收利用和现代分子育种技术提供一定的研究基础。所获主要结果如下:1.生物信息学分析显示osphr3基因位于水稻第2条染色体上,cDNA全长为1404bp,能够编码467个氨基酸,具有7个外显子和6个内含子,具有MYB-CC和MYB-HTH结构域。利用定量PCR分析表明该基因地上部和根系受缺磷诱导,同时根系缺氮时表达量下调。2.通过对osphr3突变体和超表达材料的研究分析,发现在水稻苗期osphr3基因能够促进磷氮养分的吸收并向地上部转运。与野生型相比,osphr3突变体根系与地上部的可提取性磷及总磷含量均无明显变化;而osphr3超表达后根系和地上部的磷含量明显增加。32Pi同位素实验以及15N同位素实验表明osphr3超表达后能够提高水稻的磷氮吸收或转运速率。3.桶培实验研究发现osphr3参与了水稻生殖生长时期磷氮元素的转运过程,并且能够提高水稻的单株产量。osphr3基因缺失后对水稻整个生长发育过程没有显著的影响,只有在成熟期水稻的株高、穗长等发生变化;与野生型相比,该基因超表达后有效分蘖数和单株产量分别平均增加了 14.7%、11.9%,叶鞘、穗柄和种子总磷总氮含量显著升高。可见,osphr3超表达后,促进了氮磷的吸收和利用,并且能够提高水稻的单株产量。

关键词：水稻磷氮 osphr3

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利用osphr3培育磷高效转基因水稻的研究

利用OsPHR3培育磷高效转基因水稻的研究

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作者：李长英浙江大学

学位级别：硕士

磷是植物生长发育所必需的营养元素。磷肥的大量使用不仅增加了成本而且带来了严重的环境污染,因此培育磷高效作物对于农业的可持续发展至关重要。 osphr3(LOCs02g04640)是水稻磷信号途径中心调控因子osphr2的同源基因,其氨基酸序列与Os... 详细信息

磷是植物生长发育所必需的营养元素。磷肥的大量使用不仅增加了成本而且带来了严重的环境污染,因此培育磷高效作物对于农业的可持续发展至关重要。 osphr3(LOCs02g04640)是水稻磷信号途径中心调控因子osphr2的同源基因,其氨基酸序列与osphr2具有45.21%的相似性。通过对其序列的分析发现osphr3含有保守的MYB结构域和CC结构域,与osphr2同属于MYB-CC家族。我们根据Rice Genome Annotation Project数据库公布的基因序列从水稻日本晴cDNA中克隆了osphr3基因,并利用农杆菌介导的方法发展了由35S启动子驱动osphr3基因表达的35S::osphr3超表达转基因水稻。 T0代转基因株系的定量RT-PCR检测结果表明osphr3的基因表达水平提高了10-39倍。在正常供磷条件下生长的转基因植株地上部有效磷含量较野生型显著增加。通过Southern Blot鉴定出两个单拷贝独立株系,我们将其分别命名为osphr3-Ov-1和osphr3-Ov-8,用于后续实验。在两个独立转基因株系T1代表型分析实验中,高磷(200μMPi)溶液培养条件下生长的两个转基因材料地上部有效磷含量较野生型(日本晴)提高了1-2倍,低磷(10μMPi)条件下转基因株系地上部有效磷含量较野生型仍有显著提高(posphr3-Ov-8在高磷和低磷条件下其株高和干重均显著高于野生型。为了进一步分析osphr3在水稻磷吸收中的作用,我们进行了田间试验。在田间试验中我们设计了高磷(HP：450公斤/公顷过磷酸钙),中磷(MP：225公斤/公顷过磷酸钙)和低磷(LP：0公斤/公顷过磷酸钙)三个处理条件。实验结果表明在不同磷浓度条件下两个转基因株系的株高、有效穗数、每100株的产量及籽粒和地上部的总磷含量均高于野生型。在高磷、中磷和低磷条件下,转基因材料的产量分别比野生型增长约32%,29%和40%。综上,osphr3(LOCs02g04640)是MYB-CC家族成员,超表达osphr3能够提高水稻磷利用效率,显著增加其产量。研究结果表明转录因子osphr3在培育磷高效作物分子育种中具有应用潜力。

关键词：水稻 osphr3 转录因子磷吸收

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