磷是植物必需的三大元素之一,磷供给不足将对植物的生长代谢产生不利影响。现实土壤中有效磷浓度远不能满足植物的需求,通常需施磷肥来补充磷供给。但作物对磷肥的利用率严重不足,简单通过施用磷肥不仅不能高效解决问题,反而会浪费资源,并且使水资源产生富营养化。大豆是重要的经济作物,更因其种子具有高磷脂的特点,磷元素的缺乏对大豆品质、产量都有很大的影响。目前植物对磷元素调控机制仍未完全解析。研究大豆磷效率相关基因的功能,进一步探索大豆磷利用机理具有重要的理论和生产应用意义。本研究选择了受低磷诱导的大豆GmGDPD1基因为研究对象,用荧光定量PCR和半定量的方法分析了基因的表达特性,进行亚细胞定位,并通过在拟南芥中的过量表达以及恢复表达的遗传转化对GmGDPD1基因的功能进行了初步的探索。希望能为大豆耐低磷调控分子机制的研究提供参考,为大豆提高磷利用效率提供新的基因资源。本文主要研究结果如下:1.GmGDPD1基因的克隆及序列分析从大豆自然群体(由大豆改良中心种子库提供)中筛选耐低磷和不耐低磷两种品种克隆得到GmGDPD1基因,测序结果与NCBI数据库中的序列完全一致。从大豆根中克隆得到GmGDPD1基因。GmGDPD1基因位于16号染色体上,编码的cDNA序列全长为1146bp,共编码381个氨基酸。2.基因的表达特性分析利用半定量方法分析GmGDPD1在大豆各组织器官中的表达情况。发现:(1)GmGDPD1在侧根中的表达量最高;(2)GmGDPD1在低磷处理第七天的时候相对表达量达到高峰位置;(3)GmGPD1在种子萌发的过程中均有表达,且有积累效应;(4)在缺素诱导表达中GmGDPD1对缺铁元素的处理有相对较高的表达量;(5)在PEG模拟干旱胁迫和盐胁迫发现同样对GmGDPD1有诱导作用,且高于低磷胁迫;(6)利用洋葱表皮细胞进行亚细胞定位结果表明GmGDPD1定位于细胞膜上,并且和拟南芥原生质体的定位结果可以相互验证。3.转基因拟南芥表型分析构建了pMDC83-GmGDPD1的植物表达载体,利用农杆菌介导法转化拟南芥。将GmGDPD1在拟南芥的野生型和敲除AtGDPD1的突变体atgdpd1中进行异源表达。对筛选出的T3代阳性苗进行鉴定,发现过表达的植株侧根数目明显增多,而突变体也可恢复性状,并且侧根数目多于野生型对照组。另外发现了一株过表达植株的花瓣出现缺失。我们据此推测GmGDPD1除了参与到大豆响应低磷、干旱等非生物胁迫的过程,可能对花器官有其他的调控作用。