【文章內容簡介】 1PSS3 在水稻磷吸收方面的功能，及 miR827 對其的調控關系。 吸收效率相關的基因 23 個，氮磷高利用效率相關的基因 23 個；獲得高吸收效率和年度 研究內容 預期目標 材料磷濃度和 OsPHR2磷信號下游基因與磷轉運體表達變化；開展OsSPX1， OsSPX3， SPX2， SPX4 互作蛋白研究。 PSS1PSS3 的組織和亞細胞定位；鑒定插入突 變體并獲得純合體后代；培育 PSS1PSS3， miR827 的各類轉基因植株；初步分析各突變體和超表達材料在不同磷濃度下的表型以及磷吸收動力學參數。 小麥材料，利用熒光標記的cDNAAFLP 或轉錄組測序技術研究與高吸收效率或高利用效率相關的基因；并利用高吸收效率和高利用效率品種或系配置遺傳分離群體。 1B、 2A、 2D、 4B和 5B染色體上的 5 個 QTL位點 BC2植株進行進一步回交。 TaGS TaPHR1 的單 核苷酸變異進行氮磷吸收利用特性的關聯分析，將具有優(yōu)異等位變異的株系或品種進行雜交和回交，分析優(yōu)異等位變異的聚合效應。 核心種質材料進行大田重復驗證，篩選出氮磷吸收利用效率最高和最低的材料各 20份，根據 OsPT2, OsPHF1, OsPHR2, 和 基因序列設計引物，分別以這些氮磷效率極端高和極端低的材料基因組DNA 為模板進行擴增、測序。 17 個 Rht1 等位變異的 BC1 植株進行進一步回交。 QTL位點通過雜交和分子標記輔助選擇引入不同生態(tài)類型的小麥主栽品種高利用效率品種間配置的 F2 群體。 1B、 2A、 2D、 4B 和 5B染色體上 5 個 QTL位點的 BC3 或BC4 代近等基因系。 TaGS 、TaPHR1 基因的優(yōu)良等位變異 23個，通過優(yōu)良等位變異材料間相互雜交和回交，獲得 BC1 植株。 OsPT2, OsPHF1, OsPHR2, 和 五個基因在 40 份水稻材料中基因組序列測序，鑒定 5 個基因在 40份核心種 質中等位變異。 17 個 Rht1 等位變異的BC3 株系。 23 個含有控制根系與氮效率的主效 QTL的遺傳效應。建立 2 個含有氮高效關鍵主效QTL的 BC BC3 代群體。 利用與高產性狀的關鍵生理過程，篩選獲得用于進一步研究的表現差異基因型 23 個。 T0、 T1 代，完成轉基因后代的分子檢測。玉米轉錄因子和磷轉運蛋白得到功能驗證。 與育種材料 12 份。 SCI 論文 810 篇；申請專利23 項，培養(yǎng)博士后 34 名、博士研究生 1012 名、碩士研究生 45名。 年度 研究內容 預期目標 中，研究氮磷高效基因與產量性狀的協(xié)同關系。 4個候選的含有氮高效吸收利用主效 QTL位點的近等基因系及測交組合；通過分子標記輔助選擇，將含有控制根系、氮吸收利用的主效 QTL導入到 2 個骨干自交系中，同時鑒定氮效率相關指標。 1012 個玉米品種在不同土壤氮素供應水平條件下的氮效率及產量形成特征。重點針對氮效率表型差異顯著的 23 個基因型，系統(tǒng)分析籽粒形成期玉米根系、葉片性狀、產量形成特征以及氮素吸收 、利用和分配規(guī)律。 ZmWRKYa， ZmWRKYb， ZmSPXa進行原核表達，驗證轉錄因子功能；將候選磷轉運體基因 ZmPHT1，ZmPHT2， ZmPHT3 轉化酵母磷轉運體缺陷突變體，驗證磷轉運體功能。 應磷有效性關鍵基因的克隆； QTL的重組自交系的磷效率，繼續(xù)創(chuàng)建聚合有不同磷高效特異 QTL的近等基因系材料。 AtPAP15 的大豆轉基因材料，分析在不同供磷處理下紫色酸性磷酸酶分泌及活性變化， 及其它磷響應基因表達量的變化，解析轉化PAP15 對大豆分泌紫色酸性磷酸酶、活化利用土壤有機磷的生理分子機制。選取磷效率差異較大的大豆遺傳材料，在砂培條件下研究其對難溶性磷活化利用能力的差異；在水培條件下收集根系分泌物，分析測定酸性磷酸酶活性和有機酸（蘋果酸、草酸和年度 研究內容 預期目標 檸檬酸等）的組成，解析大豆活化難溶性磷的生理機制； H+和有機酸分泌、酸性磷酸酶的重要 QTLs 定位。 、油菜基因型，開始構建遺傳材料（重組自交系、近等基因系）。 第 三 年 是否直接調控生長素IAA 等實現對氮素利用和產量的影響。 EMS 誘 變 的 、 超表達 的 材料 中篩選、 調控 氮素效率和產量構成的 候選 關鍵基因 。 （ NMR），質譜（ MS），色譜（ HPLC， GC）分析 OsNRT2。3基因對水稻生育后期植株體內代謝物質或途徑的影響。 qNGR9 互作蛋白并進行功能研究。 基因研究；完成所確定的重點研究的磷酸鹽轉運體的轉基因工作；完成與OsPHF1 互作蛋白的編碼基因的轉基因工作；篩選獲得 OsPHF1 的 Promoter::GUS 表達模式喪失的突變 、 直接調控的參與水稻氮素信號途徑的基因；篩選到與 qNGR9 互作的蛋白。 制；初步探明 OsPHF1 對磷酸鹽轉運體的調控機制；獲得與 OsPHF1互作蛋白的編碼基因相關功能載體的轉基因材料，完成初步分析及準備繁種；完成相關突變體生理分析。 ARL1 對下游基因的作用；初步明確新克隆兩個不定根缺陷基因的功能。 RNAi 水稻材料用于后續(xù)生理、表型實驗；明確 OsAKT1 互作因子以及 OsCIPK 和 OsCBL對OsAKT1 的調控作用機制。 年度 研究內容 預期目標 體庫，并發(fā)展 F2 群體； 分析 ARL1對下游基因的調控作用和新的不定根發(fā)生缺陷突變基因的功能分析。 OsAKT1 互作因子和鉀高效吸收利用候選基因的過量表達和 RNAi 水稻材料；用雙電極電壓鉗技術檢測OsAKT1 互作因子以及 OsCIPK 和OsCBL對 OsAKT1 的功能調控作用。 體材料進行基因克隆，完成轉基因回復實驗和基因表達、細胞定位實驗；新突變體不同氮、磷、鉀水平盆栽和大田實驗；繼續(xù)進行分子標記輔助育種。 ；分析水稻 OsSPXs 互作遺傳材料磷等必需元素濃度、 OsSPXs 表達和磷信號基因變化； OsSPX1/2/3/4 的互作蛋白功能研究。 miR827 超表達和突變體材料的生長和磷生理表型；分析 miR827對 PSS1 基因的調控作用。通過定量PCR等檢測 miR827 和 PSS1PSS3 的上下游基因。 F2 群體和 F3 家系研究小麥高吸收效率或高利用效率相關基因的功能，篩選兼具高吸收效率和高利用效率的重組株系。 QTL位點的近等基因系進行相互雜交，分析 QTL位點的聚合效應。 5個氮磷吸收基因的變異位點與其氮、磷吸收利用效率進行關聯分析，通過分子標記輔助選擇將 5 個基因各自優(yōu)良等位變異進行聚合。 因與產量性狀形成的協(xié)同關系研究和氮磷高效高產種質材料創(chuàng)制。 OsSPXs 之間在磷濃度和磷信號途徑上的相互關系；探明OsSPX1 和 OsSPX3 互作蛋白基因功能；獲得超表達 OsSPX2/4 融合TAPa 和 FLAG 標簽蛋白 又保留調控功能的轉基因材料。 PSS1PSS3 在水稻磷吸收方面的功能，及 miR827 對其的調控關系及其在植物磷信號調控網絡中的位置；完成有關 PSS13 功能分析。 相關基因的功能；鑒定出兼具高吸收效率和高利用效率的重組株系。 QTL對氮磷吸收利用效率和產量的貢獻，獲得聚合 2個 QTL的小麥種質。 收利用效率和產量的貢獻，獲得聚合 2 個優(yōu)良等位變異的小麥種質。 OsPT2, OsPHF1, OsPHR2, 和 基因中影響氮磷效率的關鍵變異位點，獲得優(yōu)良等位基因。 QTLs 與產量性狀的協(xié)同關系。 Rht1 等位基因不同等位變異的近等基因系 23 個含有控制氮效率性狀的主效 QTL的遺傳效應。獲得含氮高效關鍵主效 QTL的 BC4代。 高效與高產性狀生理過程的關鍵候選基因。 年度 研究內容 預期目標 Rht1 不同等位變異對養(yǎng)分吸收利用效率的影響 23 個候選的含有氮高效吸 收利用主效 QTL位點的近等基因系及測交組合；通過分子標記輔助技術，選擇含有將控制根系、氮高效吸收利用主效 QTL的回交改良系，同時鑒定氮效率相關指標。 PCR 技術分析不同玉米基因型中參與玉米籽粒形成期根 /葉氮素吸收、轉運、代謝相關基因的表達水平以及其他氮吸收利用相關生理代謝指標。 高效基因轉基因后代的生理表型鑒定（鮮重、干重、磷含量、吸收速率等）。 效性關鍵基因的圖位克隆及研究油菜聚合有不同磷高效特異 QTL近 等基因系的磷效率。研究外源磷有效性對大豆不同基因家族（如蘋果酸轉運子、檸檬酸轉運子、紫色酸性磷酸酶）表達模式的調控；在此基礎上，選取在磷高效大豆根系表達量高的關鍵基因 34 個作為候選基因，進行大豆轉化；繼續(xù)進行油菜控制磷響應的有機酸和酸性磷酸酶的重要 QTL定位；繼續(xù)構建根系高效活化吸收土壤鉀的遺傳材料。 料。 、小麥氮磷養(yǎng)分高效高產遺傳與育種材料 23 份。 SCI 論文 1213 篇 ,申請專利23 項，培養(yǎng)優(yōu)秀青年人才 23 名、博士后 34 名、博士生 1213 名、碩士生 56 名。 年度 研究內容 預期目標 第 四 年 、 調控 氮素效率和產量構成的 候選 關鍵基因 的功能。 OsNRT2。3 基因超表達材料的代謝組學分析，研究可能參與其功能發(fā)揮的植物激素種類和信號途徑。 qNGR9 超表達材料與 和、 過量表達和沉默的突變體進行雜交獲得不同的組合材料，分析其表型和相關基因。 OsPHF1 的 反式作用因子，進行驗證并完成相關的轉基因工作；研究水稻中磷酸鹽轉運體在植物體內的表達模式及與 OsPHF1 的關系；研究 OsPHF1 與其互作蛋白及與底物相互作用的詳細機制；利用實驗室已有的磷相關遺傳材料與 OsPHF1 轉基因材料進行聯合研究；根據前期研究結果，設計超表達、脅迫或組織特異啟動子融合根系相關基因或多基因組合的轉基因材料。 、過表達水稻材料的生物量、鉀含量等生理生化指標，并比較它們在鉀吸收、轉運方面與野生型之間的差異。 ，并構建調控網絡； 研究不同基因之間的調控關系。 OsSPX2 和 OsSPX4 互作蛋白研究； OsSPX1 和 OsSPX3 及其互作蛋白抑制缺磷響應基因 IPS1 表達的機制分析。 PSS1PSS3 基因、功能冗余與 miR827 對其的調控關系；根據前期研究結果，設計多基因組合的轉基因材料培育。 OsNRT2。3 基因、 基因與激素的互作；明確 qNGR9基因及其互作蛋白在水稻中的生物學功能。 模式；探明水稻中磷酸鹽轉運體蛋白水平的調控模式；探明水稻中內質網蛋白輸出的分子機制；探明OsPHF1的在植物體內的調控機制及在磷養(yǎng)分調控植物生長發(fā)育途徑中的重要作用；獲得超表達、脅迫或組織特異啟動子融合根系相關基因或多基因組合的轉基因材料 310 份。 因在水稻鉀營養(yǎng)吸收、利用中的生理功能和分子作用機制。 析，并構建調控網絡。明確不同基因之間的調控關系。 OsSPX2 和 OsSPX4 互作蛋白；探明 OsSPX1 和 OsSPX3 及其互作蛋白抑制缺磷響應基因IPS1 表達的分子機制。 PSSmiR827 植物磷信號調控網絡；獲得多基因組合的轉基因材料 520 份。 的分子、生理和生長發(fā)育特征。 3個 QTL位點的小麥種質12 份。 3 個優(yōu)良等位變異的小麥種質 23 份，初步明確各優(yōu)異等位基因間的聚合效應。 OsPT2, OsPHF1, OsPHR2, 和 年度 研究內容 預期目標 系吸收和利用氮磷養(yǎng)分的生理與分子機制。 QTL位點的聚合效應分析。 位變異聚合效應分析。 5個基因的 優(yōu)良等位變異進行遺傳轉化、功能驗證。 因與產量性狀形成的協(xié)同關系研究。 Rht1 不同等位變異對養(yǎng)分吸收利用效率的影響。 QTL的BC4 代，相互雜交，自交純合，構建聚合有多個氮高效 QTL位點的株系。 協(xié)同過程的候選基因信息，通過分析已鑒定的氮高效骨干自交系和氮高效主效 QTLNIL等玉米遺傳材料，篩選關鍵基因的優(yōu)良等位變異。 ，在正常供磷和低磷土壤條件下，檢測轉基因玉米的生理表現（鮮重、干