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我国约四分之三的耕地存在缺磷现象,土壤中有效磷元素的缺乏已成为制约玉米产量的重要因素之一。发掘耐低磷基因资源,利用分子标记辅助选择和转基因技术培育磷高效基因型玉米是提高玉米产量的有效途径之一。前期研究中发现3个在玉米根系中显著响应低磷胁迫的候选基因ZmWRKY101、ZmMYB015和ZmSPX-MFS1,本研究利用农杆菌介导法在水稻中对这3个基因进行遗传转化和表型鉴定,初步探究各基因的功能及对低磷胁迫的响应。主要研究结果如下:1、成功在玉米B73自交系中克隆候选基因ZmWRKY101、ZmMYB015和ZmSPX-MFS1。利用In-Fusion技术将目的基因与含卡那霉素、潮霉素抗性基因和2?35S CMSV强启动子的PHB载体连接,成功构建过表达载体。2、通过农杆菌介导法,以水稻品种日本晴为受体材料,分别导入含目的基因的过表达载体。潮霉素抗性筛选、PCR阳性检测以及DNA序列测定结果均表明目的基因已整合进入水稻日本晴基因组中,成功获得ZmWRKY101、ZmMYB015和Z mSPX-MFS1基因的水稻转基因植株,PCR检测3个基因的T1代阳性转化率分别为14.28%、34.32%和67.14%。3、用水培法对过表达水稻转基因T2代阳性植株进行苗期耐低磷胁迫筛鉴定。低磷胁迫下ZmWRKY101、ZmMYB015和ZmSPX-MFS1基因过表达植株,在除平均根直径外的根长、根表面积、根体积、根尖数、分支数五个根系性状均值较阴性植株和野生型植株表现出极显著差异(P<0.01),低磷胁迫下过表达转基因植株根系更发达。结果表明这3个基因的过表达遗传转化均可显著改变水稻根系构型,增强植株在低磷胁迫下的耐受力。4、分别对ZmMYB015、ZmSPX-MFS1和ZmWRKY101基因过表达阳性植株进行实时荧光定量表达分析,结果表明各转基因水稻阳性植株相对表达量均远高于CK(日本晴野生型)。其中ZmMYB015转基因阳性植株表达量约为CK的40至90倍;ZmSPX-MFS1转基因阳性植株表达量约为CK的8至25倍;ZmWRKY101转基因阳性植株表达量约为CK的25至40倍。该结果说明各基因在水稻中均得到高效表达。5、将转基因阳性植株根系表型数据和目的基因荧光定量结果进行相关性分析,结果表明ZmMYB015转基因阳性植株的根长(P=4.632E-6)、根表面积(P=1.330E-2)、根尖数(P=8.632E-3)和分支数(P=8.150E-4)的表型变异和基因表达量呈显著相关,ZmMYB015基因表达量越高的植株在根系表型方面表现出更长的根长、更大的根表面积以及更多的根尖数和分支数;ZmWRKY101基因阳性转基因植株的根长(P=1.298E-4)、根表面积(P=6.525E-3)、根体积(P=1.631E-2)和分支数(P=1.080E-3)与基因表达量呈显著正相关,ZmWRKY101基因表达量越高的植株拥有更为发达的根系特征;但ZmSPX-MFS1转基因阳性植株各项根系性状数据和基因表达量数据均不呈现显著相关性。