摘要
低磷(P)胁迫是限制植物生长和生产的一个关键因素，这种现象常见于最基本的农业土壤中。大部分土壤施加磷酸盐会被迅速固定，每年施用的磷酸盐化肥大部分被土壤通过吸附、沉降和转化等有机形式所固定。然而，过量的磷投入会引起水体富营养化。对于植物来说，作物基因工程是应对低磷胁迫育种机制和改善磷高效最有效的方案。为了应对磷不足和磷酸盐稳态的维持，植物本身产生了不同的适应机制，包括根系形态的改变，无机磷和酸性磷酸酶诱导以及磷酸转运蛋白的诱导。 改善作物磷素营养一般有两种方式。一是通过合理的施肥来提高土壤中磷的有效性，使作物更好的利用磷。二是筛选并培育能充分利用土壤磷的高效耐低磷作物品种。然而，筛选到的大豆高效耐低磷的品种较少，这使得传统的杂交育种受到限制。而且，传统育种过程繁琐，育种周期较长，并且对后代性状预见性较差。现阶段随着相关基因工程技术的快速发展，转基因育种逐渐成为育种研究人员获得优良作物品种的重要方法。本文利用CRISPR/Cas9技术，通过设计不同的U6启动子和Cas9蛋白启动子定向编辑大豆耐低磷相关基因GmPT1和GmACP1，通过利用根癌农杆菌介导的大豆子叶节法对大豆进行遗传转化获得转基因植株，进一步研究大豆耐低磷机制。主要研究结果如下: 1.分别利用原始载体（拟南芥U6启动子和Cas9蛋白启动子）和本实验室杜弘杨博士改造后的两种载体做大豆Jake品种根毛转化检测突变效率，结果表明，发根外观并无差异但检测突变率不同，拟南芥U6启动子的突变率大约在20％左右，而大豆U6启动子的突变率大概在30％左右，玉米Ubi启动子的突变率在30％左右，而大豆Ubi启动子的突变率在50％左右，这说明同一作物的启动子在该作物中更易启动gRNA和Cas9蛋白的表达，从而使相关基因的定向突变更易完成。 2.利用根癌农杆菌介导的大豆子叶节遗传转化方法分别对8种不同基因不同启动子的载体进行大豆遗传转化实验，并检测到13棵转基因植株，转化率为2.13％。 3.通过种植部分T1代植株，取叶片RNA进行qPCR研究，结果显示转基因植株在T1代出现严重的分离现象，并且突变效率低于根毛转化系统。
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