【文章內(nèi)容簡介】 1PSS3 在水稻磷吸收方面的功能，及 miR827 對其的調(diào)控關(guān)系。 吸收效率相關(guān)的基因 23 個，氮磷高利用效率相關(guān)的基因 23 個；獲得高吸收效率和年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 材料磷濃度和 OsPHR2磷信號下游基因與磷轉(zhuǎn)運(yùn)體表達(dá)變化；開展OsSPX1， OsSPX3， SPX2， SPX4 互作蛋白研究。 PSS1PSS3 的組織和亞細(xì)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(zhuǎn)基因植株；初步分析各突變體和超表達(dá)材料在不同磷濃度下的表型以及磷吸收動力學(xué)參數(shù)。 小麥材料，利用熒光標(biāo)記的cDNAAFLP 或轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)研究與高吸收效率或高利用效率相關(guān)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(diǎn) BC2植株進(jìn)行進(jìn)一步回交。 TaGS TaPHR1 的單 核苷酸變異進(jìn)行氮磷吸收利用特性的關(guān)聯(lián)分析，將具有優(yōu)異等位變異的株系或品種進(jìn)行雜交和回交，分析優(yōu)異等位變異的聚合效應(yīng)。 核心種質(zhì)材料進(jìn)行大田重復(fù)驗(yàn)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(jù) OsPT2, OsPHF1, OsPHR2, 和 基因序列設(shè)計(jì)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(jìn)行擴(kuò)增、測序。 17 個 Rht1 等位變異的 BC1 植株進(jìn)行進(jìn)一步回交。 QTL位點(diǎn)通過雜交和分子標(biāo)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(diǎn)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(zhì)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(yīng)。建立 2 個含有氮高效關(guān)鍵主效QTL的 BC BC3 代群體。 利用與高產(chǎn)性狀的關(guān)鍵生理過程，篩選獲得用于進(jìn)一步研究的表現(xiàn)差異基因型 23 個。 T0、 T1 代，完成轉(zhuǎn)基因后代的分子檢測。玉米轉(zhuǎn)錄因子和磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白得到功能驗(yàn)證。 與育種材料 12 份。 SCI 論文 810 篇；申請專利23 項(xiàng)，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(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 中，研究氮磷高效基因與產(chǎn)量性狀的協(xié)同關(guān)系。 4個候選的含有氮高效吸收利用主效 QTL位點(diǎn)的近等基因系及測交組合；通過分子標(biāo)記輔助選擇，將含有控制根系、氮吸收利用的主效 QTL導(dǎo)入到 2 個骨干自交系中，同時鑒定氮效率相關(guān)指標(biāo)。 1012 個玉米品種在不同土壤氮素供應(yīng)水平條件下的氮效率及產(chǎn)量形成特征。重點(diǎn)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(chǎn)量形成特征以及氮素吸收 、利用和分配規(guī)律。 ZmWRKYa， ZmWRKYb， ZmSPXa進(jìn)行原核表達(dá)，驗(yàn)證轉(zhuǎn)錄因子功能；將候選磷轉(zhuǎn)運(yùn)體基因 ZmPHT1，ZmPHT2， ZmPHT3 轉(zhuǎn)化酵母磷轉(zhuǎn)運(yùn)體缺陷突變體，驗(yàn)證磷轉(zhuǎn)運(yùn)體功能。 應(yīng)磷有效性關(guān)鍵基因的克??； 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(zhuǎn)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(yīng)基因表達(dá)量的變化，解析轉(zhuǎn)化PAP15 對大豆分泌紫色酸性磷酸酶、活化利用土壤有機(jī)磷的生理分子機(jī)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(jī)酸（蘋果酸、草酸和年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 檸檬酸等）的組成，解析大豆活化難溶性磷的生理機(jī)制； H+和有機(jī)酸分泌、酸性磷酸酶的重要 QTLs 定位。 、油菜基因型，開始構(gòu)建遺傳材料（重組自交系、近等基因系）。 第 三 年 是否直接調(diào)控生長素IAA 等實(shí)現(xiàn)對氮素利用和產(chǎn)量的影響。 EMS 誘 變 的 、 超表達(dá) 的 材料 中篩選、 調(diào)控 氮素效率和產(chǎn)量構(gòu)成的 候選 關(guān)鍵基因 。 （ NMR），質(zhì)譜（ MS），色譜（ HPLC， GC）分析 OsNRT2。3基因?qū)λ旧笃谥仓牦w內(nèi)代謝物質(zhì)或途徑的影響。 qNGR9 互作蛋白并進(jìn)行功能研究。 基因研究；完成所確定的重點(diǎn)研究的磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體的轉(zhuǎn)基因工作；完成與OsPHF1 互作蛋白的編碼基因的轉(zhuǎn)基因工作；篩選獲得 OsPHF1 的 Promoter::GUS 表達(dá)模式喪失的突變 、 直接調(diào)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(zhuǎn)運(yùn)體的調(diào)控機(jī)制；獲得與 OsPHF1互作蛋白的編碼基因相關(guān)功能載體的轉(zhuǎn)基因材料，完成初步分析及準(zhǔn)備繁種；完成相關(guān)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(shí)驗(yàn)；明確 OsAKT1 互作因子以及 OsCIPK 和 OsCBL對OsAKT1 的調(diào)控作用機(jī)制。 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 體庫，并發(fā)展 F2 群體； 分析 ARL1對下游基因的調(diào)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(dá)和 RNAi 水稻材料；用雙電極電壓鉗技術(shù)檢測OsAKT1 互作因子以及 OsCIPK 和OsCBL對 OsAKT1 的功能調(diào)控作用。 體材料進(jìn)行基因克隆，完成轉(zhuǎn)基因回復(fù)實(shí)驗(yàn)和基因表達(dá)、細(xì)胞定位實(shí)驗(yàn)；新突變體不同氮、磷、鉀水平盆栽和大田實(shí)驗(yàn)；繼續(xù)進(jìn)行分子標(biāo)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(dá)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(dá)和突變體材料的生長和磷生理表型；分析 miR827對 PSS1 基因的調(diào)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(guān)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(diǎn)的近等基因系進(jìn)行相互雜交，分析 QTL位點(diǎn)的聚合效應(yīng)。 5個氮磷吸收基因的變異位點(diǎn)與其氮、磷吸收利用效率進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，通過分子標(biāo)記輔助選擇將 5 個基因各自優(yōu)良等位變異進(jìn)行聚合。 因與產(chǎn)量性狀形成的協(xié)同關(guān)系研究和氮磷高效高產(chǎn)種質(zhì)材料創(chuàng)制。 OsSPXs 之間在磷濃度和磷信號途徑上的相互關(guān)系；探明OsSPX1 和 OsSPX3 互作蛋白基因功能；獲得超表達(dá) OsSPX2/4 融合TAPa 和 FLAG 標(biāo)簽蛋白 又保留調(diào)控功能的轉(zhuǎn)基因材料。 PSS1PSS3 在水稻磷吸收方面的功能，及 miR827 對其的調(diào)控關(guān)系及其在植物磷信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中的位置；完成有關(guān) PSS13 功能分析。 相關(guān)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(chǎn)量的貢獻(xiàn)，獲得聚合 2個 QTL的小麥種質(zhì)。 收利用效率和產(chǎn)量的貢獻(xiàn)，獲得聚合 2 個優(yōu)良等位變異的小麥種質(zhì)。 OsPT2, OsPHF1, OsPHR2, 和 基因中影響氮磷效率的關(guān)鍵變異位點(diǎn)，獲得優(yōu)良等位基因。 QTLs 與產(chǎn)量性狀的協(xié)同關(guān)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(yīng)。獲得含氮高效關(guān)鍵主效 QTL的 BC4代。 高效與高產(chǎn)性狀生理過程的關(guān)鍵候選基因。 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 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(diǎn)的近等基因系及測交組合；通過分子標(biāo)記輔助技術(shù)，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(guān)指標(biāo)。 PCR 技術(shù)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(zhuǎn)運(yùn)、代謝相關(guān)基因的表達(dá)水平以及其他氮吸收利用相關(guān)生理代謝指標(biāo)。 高效基因轉(zhuǎn)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(guān)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(zhuǎn)運(yùn)子、檸檬酸轉(zhuǎn)運(yùn)子、紫色酸性磷酸酶）表達(dá)模式的調(diào)控；在此基礎(chǔ)上，選取在磷高效大豆根系表達(dá)量高的關(guān)鍵基因 34 個作為候選基因，進(jìn)行大豆轉(zhuǎn)化；繼續(xù)進(jìn)行油菜控制磷響應(yīng)的有機(jī)酸和酸性磷酸酶的重要 QTL定位；繼續(xù)構(gòu)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(chǎn)遺傳與育種材料 23 份。 SCI 論文 1213 篇 ,申請專利23 項(xiàng)，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(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 第 四 年 、 調(diào)控 氮素效率和產(chǎn)量構(gòu)成的 候選 關(guān)鍵基因 的功能。 OsNRT2。3 基因超表達(dá)材料的代謝組學(xué)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(dá)材料與 和、 過量表達(dá)和沉默的突變體進(jìn)行雜交獲得不同的組合材料，分析其表型和相關(guān)基因。 OsPHF1 的 反式作用因子，進(jìn)行驗(yàn)證并完成相關(guān)的轉(zhuǎn)基因工作；研究水稻中磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體在植物體內(nèi)的表達(dá)模式及與 OsPHF1 的關(guān)系；研究 OsPHF1 與其互作蛋白及與底物相互作用的詳細(xì)機(jī)制；利用實(shí)驗(yàn)室已有的磷相關(guān)遺傳材料與 OsPHF1 轉(zhuǎn)基因材料進(jìn)行聯(lián)合研究；根據(jù)前期研究結(jié)果，設(shè)計(jì)超表達(dá)、脅迫或組織特異啟動子融合根系相關(guān)基因或多基因組合的轉(zhuǎn)基因材料。 、過表達(dá)水稻材料的生物量、鉀含量等生理生化指標(biāo)，并比較它們在鉀吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)方面與野生型之間的差異。 ，并構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡(luò)； 研究不同基因之間的調(diào)控關(guān)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(yīng)基因 IPS1 表達(dá)的機(jī)制分析。 PSS1PSS3 基因、功能冗余與 miR827 對其的調(diào)控關(guān)系；根據(jù)前期研究結(jié)果，設(shè)計(jì)多基因組合的轉(zhuǎn)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(xué)功能。 模式；探明水稻中磷酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白水平的調(diào)控模式；探明水稻中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白輸出的分子機(jī)制；探明OsPHF1的在植物體內(nèi)的調(diào)控機(jī)制及在磷養(yǎng)分調(diào)控植物生長發(fā)育途徑中的重要作用；獲得超表達(dá)、脅迫或組織特異啟動子融合根系相關(guān)基因或多基因組合的轉(zhuǎn)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(jī)制。 析，并構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。明確不同基因之間的調(diào)控關(guān)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(yīng)基因IPS1 表達(dá)的分子機(jī)制。 PSSmiR827 植物磷信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；獲得多基因組合的轉(zhuǎn)基因材料 520 份。 的分子、生理和生長發(fā)育特征。 3個 QTL位點(diǎn)的小麥種質(zhì)12 份。 3 個優(yōu)良等位變異的小麥種質(zhì) 23 份，初步明確各優(yōu)異等位基因間的聚合效應(yīng)。 OsPT2, OsPHF1, OsPHR2, 和 年度 研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo) 系吸收和利用氮磷養(yǎng)分的生理與分子機(jī)制。 QTL位點(diǎn)的聚合效應(yīng)分析。 位變異聚合效應(yīng)分析。 5個基因的 優(yōu)良等位變異進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化、功能驗(yàn)證。 因與產(chǎn)量性狀形成的協(xié)同關(guān)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(gòu)建聚合有多個氮高效 QTL位點(diǎn)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(guān)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(zhuǎn)基因玉米的生理表現(xiàn)（鮮重、干