miR399调控大豆磷平衡及开花的初步研究

• 作 者: 陶平
• 机 构: 华南农业大学
• 出 处: 华南农业大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: miR399 大豆 磷平衡 开花

Micro RNA(mi RNA)是一类非编码小分子RNA,mi RNA对植物的生长发育以及适应生物和非生物胁迫起十分重要的作用。近年来越来越多证据表明:在植物适应养分胁迫方面,mi RNA同样起重要作用。磷是植物生长发育必不可少的大量营养元素,mi RNA调节拟南芥和水稻适应低磷的相关机制已部分被揭示,但目前对大豆磷养分相关mi RNA的功能的了解还很有限。本研究以过表达MIR399e和MIR399g的大豆和拟南芥为材料,研究了mi R399在调控大豆磷营养平衡中的作用和对开花的影响。主要结果如下:(1)大豆mi R399是保守的磷响应mi RNA,其表达明显受低磷诱导;其靶基因Gm PHO2-1的表达水平与mi R399负相关,且低磷抑制Gm PHO2-1的表达。(2)GmIPS1是低磷响应相关非编码RNA基因,其表达水平在高氮条件下显著受短期(7天)低磷诱导,而在低氮条件下,低磷处理却不诱导其表达。但在高氮及低氮条件下,长期(40天)低磷处理均诱导IPS1表达。(3)Gm MIR399e和Gm MIR399g启动子主要在转基因拟南芥的叶、花柄、果柄的维管组织中活动,在根中也有活性;其活性明显受低磷诱导。在转基因大豆中Gm MIR399e和Gm MIR399g启动子主要在叶部维管组织和根部成熟区活动。(4)过表达大豆MIR399g导致转基因拟南芥地上部生物量减少,可溶性磷浓度增加,植株出现磷中毒表型,叶片边缘焦黄坏死。(5)高氮水平下,过表达MIR399e和MIR399g转基因大豆总根长和根表面积均增加。在高磷高氮和低磷高氮条件下,过表达大豆MIR399e或MIR399g增加大豆生物量;而在低磷低氮条件下,OE-MIR399g-1的鲜重比野生型高71.9%,OE-MIR399e株系与野生型差异不明显。(6)高磷高氮营养条件下,过表达MIR399e转基因大豆总磷和总氮含量增加,而在其他三种养分条件下与野生型没有差异。在所有氮磷养分条件下,OE-MIR399g-1总磷含量和总氮含量均比野生型高。(7)高磷水平下,过表达MIR399e转基因大豆株系老叶中的可溶性磷高于野生型,而且低氮高磷处理下可溶性磷比高氮高磷积累得更多。(8)过表达MIR399e/g在叶部抑制Gm PHO2-1的表达水平,对Gm IPS1表达量没有影响。在接种根瘤菌后40天根瘤中,过表达MIR399e/g没有影响Gm PHO2-1、Gm IPS1、Gm PT5的表达水平,表明叶部和根瘤磷营养平衡机制存在差异。(9)与野生型相比,高磷高氮条件下OE-MIR399e-6和OE-MIR399e-7分别提前4和7天开花;在低磷高氮条件下,OE-MIR399e-6和OE-MIR399e-7分别提前4和5天开花。综上所述,大豆mi R399e和mi R399g在调节大豆磷养分平衡和开花中起重要作用。