低磷与铝毒胁迫下大豆双抗品种响应基因组表达特性的比较研究

作物在酸性土壤中受低磷和铝毒两种逆境耦合胁迫，对这两种逆境既有共同的又有特异的适应机制，比较作物磷高效与耐铝毒机制的异同、进而聚合抗性基因获得多抗品种是解决这一问题的根本途径。前期我们以磷高效、耐铝毒大豆双抗品种BX10的根叶平衡组织为材料，构建了受低磷、铝毒诱导（正向）和抑制（反向）表达的4个抑制缩减杂交(SSH）文库，含6784条阳性cDNA片断。.本项目拟（1）对文库cDNA进行测序和功能注释后挑取TUTs（假定独立转录本）为靶基因制作cDNA芯片，以不同胁迫、时间和组织的逆转录产物为标记探针，分别与cDNA芯片杂交，对高表达基因以荧光定量PCR验证，获得基因时空表达谱；（2）采用基因组学方法分析响应基因间的表达调控与互作关系及其在所处的信号传导和代谢途径中的作用。.本项目的顺利实施可在转录水平上、从代谢网络层面揭示和比较大豆磷高效与耐铝毒的分子机制，为遗传改良获得多抗品种奠定基础。

对前期构建低磷/对照、铝毒/对照的正向（上调）和反向（下调）基因的4个SSH-cDNA文库进行测序。共得到质量较高序列4216条，剔除冗余性后获得TUT 2357条，序列分析结果表明与已报道的序列同源性较高（>85%）的2062条，新序列295条。序列分析和功能注释结果证实差异表达基因涉及到代谢（寡糖、脂肪酸、酯类、氨基酸、蛋白质、核酸、植物激素、辅酶的合成和降解）、小分子有机酸的代谢和分泌，环境胁迫抗性、胞内和胞间运输、信号转导、遗传信息加工、生长发育等多种途径。有些基因的表达受两种逆境共同诱导，有些受两种逆境共同抑制，有些受一种逆境诱导而受另一种逆境抑制。.由于这些差异表达片段是从不同胁迫或生育时期、不同组织的混合样品中差减获得，为获得具体的时间和空间表达谱，我们对获得的cDNA进行PCR扩增，点阵芯片并验证芯片质量，然后和不同胁迫种类（对照、低磷和铝毒）、不同胁迫时间（短期6 h、中期2 d和长期12 d）以及不同组织（根和叶）材料的cRNA分别杂交，杂交结果扫描和数据提取后对杂交结果进行了归一化处理，挑选了部分时空表达特性性强、在可能的代谢通路中起主要作用的基因设计了引物，进行荧光定量PCR，结果与芯片杂交的结果基本一致，证实芯片杂交结果的可靠性。根据基因表达倍数差异变化进行差异基因的筛选、聚类分析（HA）、主成分分析（PCA）和自组织聚类（SOM）和代谢通路等分析，全局性揭示了大豆响应低磷和铝毒胁迫的基因表达和代谢途径变化。.项目按照预订的计划执行，完成拟定的全部研究内容。