水稻磷高效基因OsPHR2转化小麦及转基因植株的耐低肥能力分析

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2019.10.002

河南农业科学 ›› 2019, Vol. 48 ›› Issue (10): 6-12.DOI: 10.15933/j.cnki.1004-3268.2019.10.002

水稻磷高效基因OsPHR2转化小麦及转基因植株的耐低肥能力分析

华夏,方宇辉,高崇,韩留鹏,胡琳,李艳

(河南省农业科学院小麦研究所，河南郑州 450002)

收稿日期:2019-05-22 出版日期:2019-10-15 发布日期:2019-10-15
通讯作者: 李艳（1978-），女，河南新乡人，副研究员，博士，主要从事小麦遗传育种研究。E-mail:liyanly7812@163.com
作者简介:华夏（1983-），女，河南信阳人，研究实习员，本科，主要从事小麦转基因遗传转化研究。E-mail:huaxiawyk@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目（31701510）;河南省农业科学院优秀青年科技基金项目（2019YQ29）；国家转基因生物新品种培育重大专项（2016ZX08002005-004）

Transformation of Phosphorus Efficient Gene OsPHＲ2 into Wheat and Tolerance of Transgenic Plants to Low Fertility

HUA Xia,FANG Yuhui,GAO Chong,HAN Liupeng,HU Lin,LI Yan

(Wheat Ｒesearch Institute,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China)

Received:2019-05-22 Published:2019-10-15 Online:2019-10-15

摘要/Abstract

摘要： 磷素是植物生长和发育所必需的大量元素之一，为获得具有磷高效利用特性的转基因小麦植株，以郑麦7698等6个小麦品种（系）为受体，采用基因枪介导转化法对OsPHR2基因进行了遗传转化，对其阳性转基因后代进行遗传分析，并对高、低肥处理条件下转基因T1植株的产量等性状进行分析。PCR检测结果表明，转OsPHR2基因T0阳性植株有180株；遗传分析结果表明，转OsPHR2基因T116个株系中有15个株系OsPHR2基因分离比符合孟德尔单基因遗传分离规律；高、低肥处理结果表明，低肥条件下OsPHR2基因可显著提高小麦的单株产量，但高肥条件下增产不显著，转OsPHR2基因郑麦1342、郑麦7698的单株产量在低肥条件下均较野生型对照显著增加，增幅分别为11.06%、9.27%，主要得益于千粒质量和穗粒数的增加。

关键词: 转基因小麦, OsPHR2基因, 磷高效, 低肥力, 产量

Abstract: Phosphorus is one of the major necessary elements for plant growth and development． In order to obtain transgenic wheat plants with high phosphorus utilization efficiency,OsPHＲ2(Oryza sativa L.phosphate starvation response 2) gene was transferred into Zhengmai 7698 and other five wheat varieties (lines) by particle bombardment transformation method． Genetic analysis was carried out in the positive transgenic wheat progenies.Furthermore，the yield and other traits of T1 transgenic plants under high and low fertility treatments were analyzed.PCＲ results showed that there were 180 positive transgenic wheat plants in T0 generation.Genetic analysis revealed that the OsPHＲ2 gene segregation ratio of 15 lines among 16 lines was in accordance with the law of Mendelian single gene genetic segregation.The results of high and low fertility treatments showed that OsPHＲ2 could significantly increase the wheat yield of sin gle plant under low fertility treatment，but the high fertility treatment was not.The yields of single plant of OsPHＲ2-overexpressing transgenic Zhengmai 1342 and Zhengmai 7698 significantly increased by 11.06% and 9.27% compared with wild type plants under low fertility treatment，which was mainly due to the increase of 1 000-grain weight and grain number per spike．

Key words: Transgenic wheat, OsPHＲ2 gene, High phosphorus efficiency, Low fertility, Yield

中图分类号:

S512.1

华夏, 方宇辉, 高崇, 韩留鹏, 胡琳, 李艳. 水稻磷高效基因OsPHR2转化小麦及转基因植株的耐低肥能力分析[J]. 河南农业科学, 2019, 48(10): 6-12.

HUA Xia, FANG Yuhui, GAO Chong, HAN Liupeng, HU Lin, LI Yan. Transformation of Phosphorus Efficient Gene OsPHＲ2 into Wheat and Tolerance of Transgenic Plants to Low Fertility[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2019, 48(10): 6-12.

参考文献

［1］胡红青，李学垣，贺纪正.有机酸根与铝氧化物表面吸附磷的解吸［J］.植物营养与肥料学报，1998，4（3）：249-256.

［2］GOLDSTEIN A H.Phosphate starvation inducible enzymes and proteins in higher plants［J］.Society for Experimental Biology Seminar Series，1992，49：25-44.

［3］凌炳琦，柏星轩，周永斌，等.转AtTGA4小麦田间耐低磷胁迫的功能分析［J］. 中国农业科学，2018，51（12）：2225-2234.

［4］RUBIO V.A conserved MYB transcription factor involved in phosphate starvation signaling both in vascular plants and in unicellular algae［J］.Genes and Development，2001，15（16）：2122-2133.

［5］LIU F，WANG Z，REN H，et al.OsSPX1 suppresses the function of OsPHR2 in the regulation of expression of OsPT2 and phosphate homeostasis in shoots of rice ［J］.Plant Journal，2010，62（3）：508-517.

［6］ZHANG Q，WANG C，TIAN J，et al.Identification of rice purple acid phosphatases related to phosphate starvation signalling ［J］.Plant Biology，2011，13（1）：7-15.

［7］TIAN J，WANG C，ZHANG Q，et al.Overexpression of OsPAP10a,a rootassociated acid phosphatase,increased extracellular organic phosphorus utilization in rice ［J］.Journal of Integrative Plant Biology，2012，54（9）：631-639.

［8］ZHOU J，JIAO F C，WU Z C，et al.OsPHR2 is involved in phosphatestarvation signaling and excessive phosphate accumulation in shoots of plants ［J］.Plant Physiology，2008，146（4）：1673-1686.

［9］SECCO D，WANG C，ARPAT B A，et al.The emerging importance of the SPX domaincontaining proteins in phosphate homeostasis ［J］.New Phytologist，2012，193（4）：842-851.

［10］李艳，许为钢，胡琳，等.玉米磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因高效表达载体构建及其导入小麦的研究［J］. 麦类作物学报，2009，29（5）：741-746.

［11］李艳，许为钢，齐学礼，等.提高小麦基因枪法转化效率的研究［J］.麦类作物学报，2015，35（4）：443-448.

［12］柴建芳，刘旭，贾继增.一种适于PCR扩增的小麦基因组DNA快速提取法［J］.植物遗传资源学报，2006，7（2）：246-248.

［13］PELLEGRINESCHI A，REYNOLDS M，PACHECO M，et al.Stressinduced expression in wheat of the Arabidopsis thaliana DREB1 A gene delays water stress symptoms under greenhouse conditions ［J］.Genome，2004，47（3）：493-500.

［14］栗聪，雒景吾，张磊，等.小麦成熟胚再生体系优化及优良受体基因型筛选［J］.麦类作物学报，2014，34（5）：583-590.

［15］蒋云，张洁，宣朴，等.四川小麦优良受体基因型筛选及农杆菌转化因素优化［J］.分子植物育种，2019，17（4）：1203-1212.

［16］张彦，喻修道，唐克轩，等.用基因枪法获得转异天南星基因aha抗蚜虫小麦［J］.作物学报，2012，38（8）：1538-1543.

［17］李三和，林刚，张金锐，等.转基因小麦外源基因在主栽小麦种质中的遗传规律［J］.麦类作物学报，2005， 25（5）：23-26.

［18］KIM W，AHN H J，CHIOU T J，et al.The role of the miR399PHO2 module in the regulation of flowering time in response to different ambient temperatures in Arabidopsis thaliana［J］.Molecules and Cells，2011，32（1）：83-88.

［19］LIU T Y，HUANG T K，TSENG C Y，et al.PHO2dependent degradation of PHO1 modulates phosphate homeostasis in Arabidopsis［J］.The Plant Cell，2012，24（5）：2168-2183.

［20］刘翠.转录因子GmPHR1和OsPHR2转化大豆及其转基因新材料创制［D］.保定：河北农业大学，2012.

［21］WU P，WANG Z Y.Molecular mechanisms regulating Pisignaling and Pi homeostasis under OsPHR2,a central Pisignaling regulator in rice［J］.Frontiers in Biology，2011，6（3）：242-245.

[1]	樊一凡, 张艳艳, 王艺媚, 李俊周, 杜彦修, 孙红正, 彭廷, 赵全志, 张静. 不同播期温光条件对籼稻产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 17-27.
[2]	杜雪丽, 柯璐瑶, 柳展, 代明珠, 周宇, 李剑兴, 徐玖亮. 叶面喷施镁对紫米产质量、花青素及代谢物含量的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 28-36.
[3]	徐春燕, 张倩, 王雅娴, 王红雨, 盛开, 王宜伦. 商品有机肥对砂质潮土理化性状、冬小麦产量及养分积累的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(2): 56-64.
[4]	杨明达, 张素瑜, 李帅, 郑东方, 杨慎骄, 关小康, 王同朝. 不同播种灌溉方式对夏玉米出苗、干物质积累及转运和产量的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 22-31.
[5]	马仲炼, 龚健福, 马永翠, 田虹, 刘德福, 杨顺强. 外源褪黑素对苦荞生理特性、产量及品质的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 41-47.
[6]	孔凡丹, 周利军, 郑美玉, 张作合, 杨则已, 吴娟. 秸秆覆盖对黑土区土壤微生物量、酶活性及大豆产量的影响[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 87-95.
[7]	鲁晓民, 郭书磊, 张新, 魏良明, 张前进, 曹丽茹, 刘海静, 邓亚洲, 张震, 王振华. 不同密度下玉米茎秆抗倒伏相关性状的产量构成分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 44-55.
[8]	连延浩, 杜飞波, 薛博, 王志强, 任永哲, 林同保, 李森. 垄作结合一次性施肥对冬小麦氮素利用及经济效益的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(9): 56-65.
[9]	徐丽娜, 安治良, 陈士林, 张怀胜, 进茜宁, 王平喜. 种植密度对玉米茎秆强度和穗部性状的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 11-17.
[10]	赵立尚, 王香生, 高楠楠, 韩鹏彬, 李杰, 任永哲, 林同保, 王志强, 连延浩. 2 种基因型小麦间作对籽粒灌浆特性及产量的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 18-25.
[11]	解文孝, 姜秀英, 吕军, 潘争艳, 韩勇, 王庆新, 李建国. 不同叶位功能叶片对不同穗型水稻籽粒灌浆特性及稻米品质的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 36-44.
[12]	张立成, 李娟, 章明清, 辜祖超. 有机肥替减化肥对赤红壤菜-稻轮作区甘蓝产量和养分利用的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(8): 87-95.
[13]	豆丹丹, 孙建军, 王德新, 郭玉玺, 郭新海, 丁超明. 播期对早中稻产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 12-23.
[14]	范晓庆, 赵心月, 王钰文, 张靓瑶, 袁进成, 刘颖慧, 瓮巧云. 青贮玉米和饲用油菜间作对饲草作物产量和品质的影响[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 40-51.
[15]	张静, 苏胜, 毛伟, 曾洪玉, 仇建荣, 赵海涛. 江苏沿江地区不同地力水平下油菜的肥料效应分析[J]. 河南农业科学, 2023, 52(7): 60-69.

水稻磷高效基因OsPHR2转化小麦及转基因植株的耐低肥能力分析

Transformation of Phosphorus Efficient Gene OsPHＲ2 into Wheat and Tolerance of Transgenic Plants to Low Fertility

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics