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大豆需磷较多,然而土壤磷多以有机态形式存在,不能被其直接吸收利用,严重影响大豆生长发育。实践证明,发掘利用植物自身磷高效基因是解决这一问题重要途径。鉴于此,本研究利用课题组前期获得的转录组数据,克隆并分析大豆紫色酸性磷酸酶基因Gm PAP17,为植物转基因育种提供功能基因;同时对前期创制的转紫色酸性磷酸酶Gm PAP14大豆新材料,评价其在不同磷素处理条件下的产量相关性状,为大豆磷高效分子育种提供重要基础材料。主要结果如下:1.克隆了大豆紫色酸性磷酸酶基因GmPAP17。GmPAP17全长1832 bp,含7个外显子、6个内含子,具有996 bp开放阅读框,编码331个氨基酸残基;实时定量PCR分析显示Gm PAP17在不同磷素利用效率大豆品种中的表达存在较大差异,植酸磷处理28~42 d,磷高效品种中黄15 Gm PAP17表达量显著高于磷低效种质牛毛黄,表明Gm PAP17与大豆植酸磷分解利用密切相关。2.研究了酸性磷酸酶Gm PAP17生物学功能。体外酶活分析证实Gm PAP17编码蛋白具有较高的酸性磷酸酶与植酸酶活性,同时发现植酸磷处理条件下,与野生型对照相比,转Gm PAP17拟南芥的酸性磷酸酶、植酸酶活性显著提高,且植株生物重、磷浓度等磷素利用相关性状显著增加;转Gm PAP17大豆毛状根的酸性磷酸酶和植酸酶酶活性均较野生型对照显著增加,证实Gm PAP17具有提高转基因植物根际周围植酸酶活性,提高植酸磷利用效率的功能。3.评价了转紫色酸性磷酸酶GmPAP14大豆新材料产量相关性状。利用课题组前期创制的转Gm PAP14大豆新材料,采用PCR、q PCR等分子生物学方法鉴定其目的基因遗传与表达稳定性,并分析其在适磷、植酸磷不同磷素处理下的产量相关性状,结果发现,Gm PAP14在转基因大豆新材料中能够稳定遗传和表达,其单株荚数、单株粒数、百粒重与植株生物重等均较野生型对照显著提高,优异新材料的获得为大豆磷高效利用转基因育种奠定了重要材料基础。基于以上结果,得出本研究结论:新克隆的大豆紫色酸性磷酸酶Gm PAP17开放阅读框996 bp,编码蛋白具有较高的酸性磷酸酶与植酸酶活性;植酸磷处理下,Gm PAP17在磷高效大豆中的表达量显著高于磷低效种质,超表达转基因拟南芥与大豆毛状根酸性磷酸酶与植酸酶活性较野生型显著提高,植株生物重、磷浓度等磷素利用相关性状较野生型显著增加,Gm PAP17具有提高转基因植物根际周围植酸磷利用效率的功能;课题组前期创制的转Gm PAP14大豆新材料能够稳定遗传表达,单株荚数、粒数、百粒重与生物重等性状较野生型显著提高,为大豆磷高效转基因育种提供了重要材料。