GmPHRs基因在大豆根应答低磷胁迫过程中的功能分析

Soybean (Glycine Max) is one of the world's most widely planting leguminous crops. They provide vegetable protein and oil for human diet and livestock production. At present, using nitrogen and phosphorus fertilizer plays an important role in improving production of soybean in China. Phosphorus (P) is a vital macro-nutrient for plant growth and development. P is required for a variety of physiological and biochemical processes. Meanwhile, P deficiency or acidic soil caused by excess fertilizer is considered as the greatest limitation for Soybean. In addition, the molecular mechanism of how P deficiency affects the soybean root growth and development is not clear. Therefore, our project screened GmPHRs genes from soybean root which response phosphorus deficiency stress by RNA sequencing. We confirm the biological function in root development and the role in the phosphorus absorption and transportation pathway of GmPHRs by molecular biology, cell biology, and transgenic hairy root. Trying to fumble feasibility of increasing soybean production under the condition of phosphorus deficiency in soybean, which provides the theoretical basis of soybean molecular breeding in the future.

大豆(Glycine max.)是世界上种植最为广泛的豆科作物，它为人类的日常饮食和畜牧业生产提供丰富的植物蛋白和油。目前，我国大豆单产均大幅度提高，其中氮、磷肥投入发挥了巨大的作用。磷元素在植物体内多种生理生化反应中起到至关重要的作用，与此同时，由于磷元素的缺乏或施肥过多引起的酸性土壤也严重限制了大豆的产量。另外，有关磷素养分供应不足影响大豆根系生长发育的生理与分子机制并不明确。因此，本项目通过利用转录组分析方法，从大豆根系中筛选应答缺磷胁迫的GmPHRs基因，通过分子生物学、细胞生物学和转基因毛状根的手段，解析GmPHRs基因在根系发育过程中的生物学功能和在吸收磷和运输途径中的作用，摸索在缺磷条件下GmPHRs基因提高大豆产量的可行性，为今后大豆分子育种提供理论依据。

大豆(Glycine max.)是世界上种植最为广泛的豆科作物，它为人类的日常饮食和畜牧业生产提供丰富的植物蛋白和油。磷元素在植物体内多种生理生化反应中起到至关重要的作用。由于磷元素的不稳定性和水土流失等原因，缺磷是当今限制大豆产出的重要因素之一。本项目充分利用生物信息学、分子生物学和遗传转化研究平台，筛选出一个在细胞核中表达MYB转录因子 Glyma19g3508，其主要在大豆根中表达。当环境中可利用的磷浓度降低时，能够促进Glyma19g3508转录水平的表达，并且促进大豆根毛增多和主根的伸长，从而使大豆能够充分利用根际周围有限的磷素，以确保自身正常发育，说明Glyma19g3508在大豆应答低磷胁迫过程中是一个正调控因子，并且Glyma19g3508在低磷胁迫和大豆根形态发育之间起到衔接的作用。Glyma19g3508很可能是大豆应答低磷胁迫信号通路中的上游因子，在转录或蛋白水平上影响根毛或侧根发育相关基因的表达，从而使大豆适应低磷环境。这将有助于完善大豆中磷信号途径的分子机制，并且将对获得高效磷利用率的大豆种质资源，促进经济和环境友好型农业的发展具有重要的理论意义和现实意义。