【目的】磷含量偏低是影响酸性土壤作物产量的重要因素。大豆（Glycine max）是重要的粮食和油料作物，也为喜磷作物，缺磷则影响其产量与品质。NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子家族参与多种植物对生物胁迫和非生物胁迫响应的调控，是否参与大豆低磷胁迫响应尚未深入研究。以耐低磷野生大豆BW69为材料，克隆获得耐低磷基因GsNAC1并对其表达特性及功能进行分析，为深入解析GsNAC1调控大豆低磷胁迫及其机制奠定基础。【方法】从野生大豆BW69克隆GsNAC1的全长序列，并通过生物信息学分析探究其编码氨基酸序列的特征。随后，利用实时荧光定量PCR技术（qRT-PCR）对其组织表达模式进行分析，并通过激光共聚焦显微镜观察其编码蛋白的亚细胞定位。此外，通过大豆遗传转化试验，获得转基因株系并进行表型分析。最后，通过转录组联合分析来鉴定转基因植株中与低磷胁迫相关的差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）。【结果】成功克隆获得GsNAC1，编码区全长876 bp，通过构建系统发育树发现GsNAC1与AtATAF1的序列相似性为62.46%，与Williams 82参考基因组的GmNAC1序列没有差异；进一步的亚细胞定位结果显示，GsNAC1定位于细胞核；基于qRT-PCR技术，发现GsNAC1在大豆的根、茎、叶、顶端、花和豆荚均有表达，在根部的相对表达量最高，且受到低pH和低磷诱导表达显著上调。通过水培法和土培法进行表型试验，在低磷处理下，与野生型（WT）相比，转基因株系鲜重根冠比、总根长、根表面积、根体积和磷含量均显著高于WT。结合转录组测序数据进行分析，发现GsNAC1可能通过促进GmALMT6、GmALMT27、GmPAP27和GmWRKY21等基因表达增强其对低磷胁迫的耐受性。【结论】GsNAC1受低pH和低磷诱导表达上调，过量表达GsNAC1可以显著增强大豆对低磷胁迫的耐受性，在低磷胁迫反应中起促进作用。GsNAC1可能通过调控下游基因表达增强大豆对酸性低磷胁迫的耐受性。

以磷高效和耐铝毒的大豆双抗品种巴西10号(简称BX10)及双感品种本地2号(简称BD2)为材料,研究低磷和铝毒胁迫下,大豆根部谷胱甘肽(hGSH)含量和氧化还原状态(hGSH/hGSSG)及谷胱甘肽转移酶(GST)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性的变化规律,并对BX10中谷胱甘肽转移酶(GST)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)基因进行半定量表达分析。结果表明:低磷和铝毒胁迫均提高了大豆hGSH含量和hGSH/hGSSG比率及GST、GR和GPX的活性,且BX10上升幅度均要大于BD2;低磷和铝毒胁迫过程均涉及到GST、GR、GPX基因的差异表达,...

以磷高效、耐铝毒的大豆双抗品种BX10及双感对照品种BD2为试材,采用水培方式研究低磷和铝毒胁迫对大豆体内活性氧代谢的影响。结果表明,低磷和铝毒胁迫均提高大豆细胞膜透性及O2.-、H2O2、MDA含量,降低SOD、CAT、POD、APX活性,且BD2的增减量大于BX10;低磷处理对APX活性,叶片细胞膜透性及CAT、POD活性和H2O2含量影响较大,而铝毒处理对O2.-、MDA含量,SOD活性,根部细胞膜透性及CAT、POD活性和H2O2含量影响较大。

以耐低钾大豆品系T40和不耐低钾大豆品系GD8521为试材,采用盆栽试验,设低钾和施钾2个处理,研究低钾下2个不同低钾耐性大豆品系生长发育特性的差异。结果表明:低钾胁迫下,T40的开花期延长,株高几乎没有变化,茎粗减小了11.40%,主茎节数增加了16.12%,分枝数减少了14.38%,分枝期茎秆干重降低了32.71%,结荚期植株干重降低了8.75%,结荚期叶片干重降低了5.56%,结荚期茎秆干重降低了2.65%,成熟期植株干重降低了3.74%,单株粒重降低了9.85%,茎秆和荚皮的干重增加了0.68%,单株荚数增加了9.13%,单株粒数减少了1.93%;而GD8521开花期缩短,株高降低4....

【目的】在低磷胁迫环境条件下，植物会形成一些适于土壤磷吸收的适应机制，包括根形态特征的演变、诱导酸性磷酸酶以及特异分泌物的形成和分泌等。本研究测定低磷胁迫条件下大豆近等基因系（NIL）根系和叶片中酸性磷酸酶（ACP）、过氧化物酶（POD）、核糖核酸酶（RNAse）、吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性的变化，为解析大豆根系高效吸收利用磷的机理提供依据。【方法】设置高磷（1mmol/L）、低磷（0.5μmol/L）水培试验，培养15 d后取样，利用试剂盒分别测定2种供磷水平下磷高效相关根形态构型近等基因系（NIL）及其受体亲本BD2（CK）根系和叶片中的ACP、POD、RNAse、IAAO活性。【结果】低磷胁迫条件下，NIL根系ACP、POD、RNAse、IAAO活性均显著高于BD2（CK），分别提高19.91%、10.48%、21.71%、 22.31%；NIL叶片ACP、POD、RNAse、IAAO活性均显著高于BD2（CK），分别提高10.47%、26.86%、15.94%、8.7%。NIL根部ACP、POD、RNase、IAAO活性低磷水平显著高于其高磷水平，分别提高31.66%、20.98%、21.93%、41.89%；NIL叶片ACP、POD、RNase、IAAO活性显著低磷水平高于其高磷水平，分别提高14.73%、23.4%、120.95%、18.52%。【结论】NIL在适应磷胁迫环境条件方面显著优于BD2（CK）。本研究大豆根际ACP、POD、RNase、IAAO活性可作为评价磷高效基因型大豆的重要指标。研究结果可为磷高效遗传研究或育种利用提供依据。

为探究大豆LIM转录因子家族基因在应答盐胁迫中的功能，利用生物信息学方法，根据大豆全基因组数据，共鉴定出21个LIM基因，命名为GmLIM01～GmLIM21,分析大豆LIM基因家族的染色体位置、蛋白质的理化性质、进化关系、保守基序以及对非生物逆境胁迫的响应。结果表明，这些GmLIM基因在大豆20条染色体中的14条染色体上分布不均，片段重复是大豆LIM家族扩大的主要原因。根据系统发育进化分析，大豆21个LIM基因可分为5个亚家族，与其他9个物种的LIM基因一起构建进化树，也可分为5个亚家族。大豆的21个GmLIM基因共包含10个基序，大部分LIM蛋白含有motif 1、motif 2和motif 4这3个保守基序。此外，顺式调控元件的分析表明，在GmLIM基因的启动子序列中，与光响应、生长发育、植物激素和非生物逆境胁迫应答相关的调控元件非常丰富。定量PCR结果表明，在盐胁迫处理后大豆叶和根中GmLIM07、GmLIM17基因的表达量分别在3和6 h达到峰值，后随着处理时间的加长表达量下降。综上GmLIM基因在大豆的盐胁迫应答过程中具有重要的调控作用。

【目的】研究结果为大豆CHX基因编码的相应蛋白质功能及性质的进一步探索提供理论基础，同时也为大豆分子育种利用提供了依据。【方法】比较近等基因系（NIL6）高磷和低磷水平下氢离子分泌量，然后进行全基因组重测序，通过基因注释筛选阳离子质子转运体（CHX）家族基因，分析CHX家族基因及其调控蛋白基本理化性质、染色体定位等信息。【结果】低磷条件下，NIL6根系泌氢能力显著高于其高磷水平，泌氢增加3.76倍。通过对NIL6重测序进行基因注释，筛选得到了21个有关CHX基因，对其结构域分析，确定基因属于CHX基因家族，对CHX家族基因生物信息学分析发现编码蛋白的氨基酸数目在505～914之间，分子量介于55.38～100.61 kD之间，等电点介于5.53～9.26之间，发现其调控的蛋白质阿尔法螺旋占比都在50%以上，通过亚细胞定位预测显示大豆CHX家族基因编码的蛋白质在细胞膜定位数量为21个，内质网中的定位数量有16个，基因编码蛋白亲水性均大于0，通过系统发育进化树分析，发现每个亚组的成员之间亲缘关系较近，最后通过保守序列基序分析，发现聚类关系较近的基因所包含的Motif数量相似，通过染色体定位可知CHX家族基因绝大多数远离中心粒，定位于各个染色体两端。【结论】生物信息学分析表明，该家族蛋白均主要由α-螺旋组成，为不亲水性蛋白编码，主要在细胞膜和内质网中发挥作用。说明大豆CHX基因家族基因在维持细胞pH稳定和细胞生长中起到重要作用，可能参与植物逆境胁迫等生长过程，染色体定位结果表明CHX基因家族在大豆自然生长发育过程中存在遗传变异。

【目的】将bZIP类转录因子基因AtTGA4转化小麦创制耐低磷转基因小麦新材料,同时分析AtTGA4提高小麦抗逆性的生理机制,为小麦耐低磷胁迫分子育种奠定基础。【方法】采用最小表达框基因枪转化法将AtTGA4和筛选标记基因Bar共转化受体小麦石4056,通过PCR检测筛选出无Bar并能稳定遗传AtTGA4的转基因小麦新株系。基于试验地土壤养分含量状况施用不同水平的磷肥,形成一定程度的正常和低磷营养胁迫,对AtTGA4转基因小麦新株系进行低磷胁迫耐受性试验。在开花期进行了光系统Ⅱ原初光能转化效率(light efficiency of the light systemⅡ,Fv/Fm),叶绿素相对含量(soil and plant analyzer development readings,SPAD值)和气冠温差(canopy temperature depression,CTD)等生理指标的测定,在成熟期进行了株高、分蘖数、穗粒数等农艺性状的调查,并在小麦收获后进行了产量及不同组分(根、茎、叶、籽粒)磷浓度和磷吸收、残留总量的测定和统计。【结果】PCR分析结果证明,AtTGA4已在石4056小麦中稳定遗传至T4代,共获得4个稳定转基因株系。根据土壤养分含量测定结果,在正常条件地块施加812.39 kg·hm-2的过磷酸钙,低磷处理地块不施磷肥。产量及农艺性状统计结果显示,AtTGA4转基因株系L1和L2在正常和低磷胁迫条件下的产量相对于受体对照小麦显著增加,正常条件下产量增幅为5.3%—8.6%,低磷胁迫下产量增幅为4.4%—7.7%。在低磷胁迫条件下,过表达AtTGA4的转基因小麦种子千粒重显著比受体显著增加。开花期田间生理指标测定结果显示,转基因株系L1和L2在低磷条件下的Fv/Fm和CTD明显优于受体,而SPAD值没有明显差异。田间调查时发现,低磷条件下受体比转基因材料提早结束灌浆,表现在穗子提早变黄。成熟末期磷含量测定结果显示,转基因株系L1和L2在低磷条件下茎杆磷浓度比受体显著提高,在其他组织中则无显著差异。2个转基因株系在低磷条件下茎、叶和籽粒吸收、残留的总磷含量都要高于受体,地上部总磷含量增幅达6.38%—17.47%。转基因材料AtTGA4表达量分析结果显示,目标基因在株系L2中的表达量较株系L1中的低,是株系L1的0.69倍。【结论】在低磷胁迫条件下AtTGA4可以显著提高转基因小麦对磷元素的吸收及运输,提高转基因小麦的产量,进而提高转基因小麦对低磷胁迫的耐性。

[目的]本文旨在研究大豆GmCLC-d1/d2基因及其启动子对盐胁迫的响应，并探索其参与植物盐胁迫适应过程的生理机制。[方法]从大豆品种‘Lee68’中克隆了GmCLC-d1/d2基因，分别构建其植株RNA干扰(RNAi)和过表达载体，通过发根农杆菌介导转化获得RNAi和过表达大豆发根组合植株，利用根癌农杆菌介导转化获得过表达拟南芥，分析和比较盐胁迫下植株的形态和生理指标变化。[结果]与转空载大豆发根组合植株相比，盐处理下RNAi-GmCLC-d1/d2植株鲜重、叶片相对含水量(RWC)和叶绿素含量，根和叶过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性明显下降，根、叶相对电解质渗漏率(REL)和丙二醛(MDA)含量以及根、茎、叶Cl~-含量明显上升，NO~-_3含量显著下降，导致根、茎和叶，特别是地上部Cl~-/NO~-_3值显著上升；而发根过表达大豆植株OE-GmCLC-d1/d2的上述指标表现相反，耐盐性有所增强。盐胁迫下过表达GmCLC-d1/d2拟南芥种子发芽率、幼苗根长以及3周龄植株鲜重、叶片RWC及叶绿素含量等均明显优于野生型，地上部REL和MDA含量显著降低，CAT、POD和SOD活性明显增强；根和地上部Cl~-含量明显降低，NO~-_3含量明显上升，导致根和地上部，特别是后者Cl~-/NO~-_3值显著下降。[结论]GmCLC-d1/d2可通过增强盐胁迫下NO~-_3在发根过表达大豆组合植株或过表达拟南芥化植株根部的吸收以及向地上部的转运和分配，并在一定程度上抑制Cl~-的吸收和转运，以维持植株特别是地上部较低的Cl~-/NO~-_3值，从而增强耐盐性，其中GmCLC-d2基因的效应更明显。

【目的】采用2个在根系形态构型和磷效率方面差异显著的大豆品种为亲本材料,以表型性状结合紧密连锁的SSR标记辅助选择,构建了磷高效相关根形态构型近等基因系(NILs),在2种磷水平条件下比较NILs不同株系及受体亲本(BD2,CK)在主要农艺性状方面的差异。【方法】以BC5F3NILs的5个株系和受体亲本(CK)在缺磷红壤上设置不施磷肥(LP)和高磷(施用磷肥160kg/hm~2,HP)试验,分别测定株高、生育期、叶面积、叶柄荚角、产量及其构成因素等关键指标。【结果】在2种磷水平条件下,NILs的5个株系间略有差异,但未达显著水平;NILs在株高、生育期、叶面积、分枝数、百粒重等性状上较受体亲本略有增加,但差异不显著,NILs株系间差异不显著:NILs叶柄夹角较BD2降低17.65%,达显著水平;低磷条件下,NILs群体根冠比显著增加,单株产量平均值为9.35 g,变异系数为8.0%,较BD2增17.76%,单株荚数平均值为39.82个,变异系数为8.72%,较BD2增13.38%,单株粒数平均值为61.84粒,变异系数为10.76%,NILs较BD2增17.88%,均达到显著或极显著水平。【结论】NILs群体在主要农艺性状上基本回归到轮回亲本水平,株系间差异不显著,一致性程度较高,是较理想的近等基因系。研究结果为未来生理生化和基因克隆研究提供材料基础。

通过对32个菜用大豆品种(系)种质资源设置遮双层网、单层网、对照3种处理比较试验,调查株高、茎粗、主茎节数、分枝数、产量等12个指标,研究不同遮光胁迫对菜用大豆农艺性状的影响。结果表明,遮光胁迫后,除株高增加外,小区产量、茎粗、单株荚重、单株多粒荚、单株总荚数等11个指标均有所下降或减少。遮双层网处理的小区产量只与单株荚重呈极显著正相关关系,单层网处理的小区产量与株高、标准荚长和单株单粒荚呈显著或极显著的相关关系,在对照中小区产量与株高等5个指标呈显著或极显著的相关关系。综合耐阴系数排在前6名的分别是:日本菜用大豆、浙4603、08YC-1、辽00139-1、86C-41、H0346。

[目的]本文旨在探明2个大豆品种根系对早期缺铁胁迫的响应差异。[方法]以铁高效品种‘吉育99’和铁低效品种‘吉育93’大豆为材料进行水培试验，将对照(25μmol·L~(-1) Fe)和早期(1和6 h)缺铁胁迫(1μmol·L~(-1) Fe)处理的大豆根系进行转录组测序。[结果]与对照相比，铁高效大豆品种差异基因数随着缺铁胁迫时间的延长而增加，而铁低效品种差异基因数随着胁迫时间的延长而降低。差异表达基因(differential expression gene, DEG)的KEGG通路富集结果表明，缺铁胁迫处理1 h, 2个大豆品种在苯丙烷生物合成、倍半萜和三萜生物合成、植物病原体相互作用、植物MAPK信号通路、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路中的相关基因表达有显著差异。缺铁胁迫处理6 h, 2个大豆品种在苯丙烷生物合成、倍半萜和三萜生物合成、类黄酮生物合成、谷胱甘肽代谢等代谢通路中的相关基因表达有显著差异。差异表达基因转录因子分析结果表明，铁高效大豆品种受早期缺铁胁迫调控的转录因子家族主要有AP2/ERF-ERF、C2H2、MYB、WRKY、bHLH、NAC,铁低效大豆品种中转录因子家族主要有AP2/ERF-ERF、MYB、WRKY、bHLH、NAC。[结论]缺铁胁迫1 h大豆就能对缺铁胁迫作出响应，且不同铁效率大豆品种在苯丙烷生物合成、转录因子调控等相关基因的表达存在显著差异。

[目的]为探明两个不同大豆品种根系对早期缺铁胁迫的响应差异。[方法]本研究以铁高效品种(吉育99)和铁低效品种(吉育93)大豆为材料进行水培试验，将对照(25 μmol·L~(-1) Fe)和早期(1 h和6 h)缺铁胁迫(1 μmol·L~(-1) Fe)处理的大豆根系进行转录组测序。[结果]与对照相比(CK)，铁高效大豆品种差异基因的数量随着缺铁胁迫时间的延长而增加，而铁低效品种差异基因数量随着胁迫时间的延长而降低。差异表达基因(differential expression genes， DEGs) 的KEGG通路富集结果表明，缺铁胁迫处理1 h，两个大豆品种在苯丙烷生物合成、倍半萜和三萜生物合成、植物病原体相互作用、植物MAPK信号通路、淀粉和蔗糖代谢等代谢通路中的相关基因表达有显著差异。缺铁胁迫处理6 h，两个大豆品种在苯丙烷生物合成、倍半萜和三萜生物合成、类黄酮生物合成、谷胱甘肽代谢等代谢通路中的相关基因表达有显著差异。对差异表达基因进行转录因子分析，结果表明，铁高效大豆品种受早期缺铁胁迫调控的转录因子家族主要有AP2/ERF-ERF、C2H2、MYB、WRKY、bHLH、NAC等，铁低效大豆品种中转录因子家族主要有AP2/ERF-ERF、MYB、WRKY、bHLH、NAC等。[结论]缺铁胁迫1 h大豆就能对缺铁胁迫做出响应，且不同铁效率大豆品种在苯丙烷生物合成、转录因子调控等相关基因的表达存在显著差异。

WRKY转录因子在植物响应非生物胁迫,调控抗逆基因的表达方面具有重要作用。为了解析大豆转录因子GmWRKY58基因在非生物胁迫中的功能,从大豆中克隆了GmWRKY58 c DNA全长,推导其编码的氨基酸序列、生理生化特征与进化关系,并研究了其亚细胞定位和在不同组织及非生物胁迫下基因的表达变化。结果表明,GmWRKY58基因c DNA ORF全长为954 bp,编码317个氨基酸。亚细胞定位结果显示,GmWRKY58蛋白质定位于细胞核中。实时荧光定量PCR基因表达分析表明,GmWRKY58在大豆根、茎、叶、花和荚等组织均有表达,根、茎、叶中的表达量明显高于花和荚。在大豆根中,GmWRKY58基因受高盐、干旱、低N和缺Fe等非生物胁迫因子强烈诱导,在高盐胁迫下,基因表达量增加187.4倍;GmWRKY58基因受水杨酸(SA)、低温及低P和低K等诱导轻微,差异表达不显著。由此推测,GmWRKY58转录因子在大豆抗盐、抗旱、低N和缺Fe等非生物胁迫过程中起到重要的调控作用。

通过水培试验采用直接收集法和高效液相色谱技术测定了大豆根分泌物中有机酸的组成和含量,探讨了不同磷处理条件下大豆根分泌物中有机酸的动态变化,分析了不同磷处理对大豆根系生长和根分泌有机酸的影响。结果表明,大豆缺磷时,根冠比和根长密度增加,根直径变小,根分泌物中有机酸特别是苹果酸、柠檬酸和反丁烯二酸的数量增加,缺磷处理苹果酸和顺丁烯二酸的释放高峰先于供磷处理,不同生育时期有机酸分泌量存在明显差异。