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大豆是重要的粮食和油料作物,为全球提供了约2/3的植物蛋白和1/3的植物油脂,但是大豆产量一直较低,其中低磷胁迫是限制大豆生产的主要因素之一。培育磷高效大豆品种是提高大豆在低磷胁迫环境下获得高产的有效途径。我国大豆种质资源丰富,鉴定与大豆磷效率相关的有利等位变异,将有助于改良大豆耐低磷特性,最终促进大豆产量的提高。研究大豆磷效率相关基因对揭示大豆磷效率相关机理以及大豆种质资源的改良具有重要意义。本研究以191份栽培大豆为材料,通过两年一点的田间试验鉴定分析与磷高效相关的SNPs位点,探索了大豆在苗期和成熟期磷效率相关性状的遗传基础。另外根据拟南芥的基因序列,同源克隆了大豆中可能与磷效率相关的基因GmG3PT1基因,并对该基因功能进行初步研究。本文主要研究结果如下:1.对191份大豆材料在施磷和缺磷处理条件下的株高、地上部干重、总磷浓度、磷吸收效率以及磷利用效率这5个性状进行鉴定,并与1142个SNPs进行条件关联分析,共检测到93个显著关联的SNPs,共涉及到75个SNPs,其中18个SNPs位点与两个及以上性状存在共关联,相对株高检测到39个显著关联的SNPs,相对地上干重检测17个SNPs,相对磷利用效率13个、相对磷吸收效率24个。两年均检测到的标记有16个SNPs,其中有12个SNPs的等位变异效应差异显著。另外发现多个与磷效率相关性状显著关联的SNPs集中分布在第3号染色体一个区域,形成一个新的SNPs簇,说明该区段可能与磷效率相关的基因热点区域。2.用1142个SNP标记对不同磷处理下大豆成熟期产量及产量相关性状的相对值进行全基因组的条件关联分析,结果显示:在不同磷处理下,191份栽培大豆产量及产量相关性状存在广泛表型变异;全基因组的条件关联分析共鉴定到119个SNPs与相关性状显著关联,涉及106个SNPs标记,其中10个SNPs位点与两个及以上性状存在共关联,成熟期相对株高检测到23个关联的SNPs、相对节数鉴定到34个、相对分支数9个、相对荚数16个、相对百粒重20个、相对单株产量17个。在两年的试验中有17个SNPs稳定检测到,其中有11个SNPs等位变异的效应差异显著。3.GmG3PT1基因在大豆的根中表达量最高,在茎和叶中痕量表达。缺磷胁迫7天时,GmG3PT1基因在地上部和地下部均诱导表达上调,其中地下部诱导表达水平高于地上部。说明GmG3PT1基因可能参与植物体内磷酸盐的动态平衡。为了进一步验证GmG3PT1基因的功能,本文构建了植物表达载体35S:GmG3PT1-pBI-121,采用根癌农杆菌介导的方法对拟南芥进行遗传转化。然后采用水培的方法,对鉴定的拟南芥阳性T2代转转基因拟南芥植株对低磷胁迫的响应能力进行分析。与野生型植株相比,低磷胁迫处理至15天后,GmG3PT1过表达的转基因株系侧根数目显著增加,植株有效磷浓度显著提高,但是对植株的总磷浓度没有影响。因此在低磷胁迫条件下,GmG3PT1基因在植株体内有机磷向无机磷的转变,维持体内磷酸盐的平衡中发挥作用。4.为了研究GmG3PT1基因的表达调控机制,对GmG3PT1基因表达量进行eQTL分析,共检测到15个eQTL,其中BARC-041917-08135位点在正常供磷与低磷处理下均能检测到,该标记的物理位置与GmG3PT1基因的位置相距相近,可能是GmG3PT1基因的顺式eQTL。而其他的SNPs与GmG3PT1基因距离较远,说明GmG3PT1基因表达的反式eQTL。相对地上干重关联到的BARC-016657-02160与BARC-041917-08135位置相近,并在不同磷处理水平下GmG3PT1基因表达水平与地上部生物量均呈显著正相关特性,这些结果说明GmG3PT1与基因的表达水平在低磷胁迫环境下可能影响大豆地上生物量的形成。