《大豆莖稈耐陰抗倒機理研究》是楊文鈺為項目負責人，四川農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大豆莖稈耐陰抗倒機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊文鈺
- 依託單位：四川農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用生物多樣性原理進行間套作栽培是提高土地利用率、增加糧食播種面積和產量的關鍵。目前在生產上大面積推廣的大豆間套作種植過程，玉米等高稈作物遮蔭致導大豆莖稈柔弱，倒伏加劇，嚴重影響產量、品質和機械化收穫。本課題根據不同基因型大豆耐陰與抗倒間的緊密聯繫，從莖稈著手，用亞細胞差異蛋白質組學和生物信息學的方法，研究苗期蔭蔽脅迫對不同基因型大豆莖稈強度、解剖結構、細胞壁化學物質含量等莖稈抗倒相關性狀的影響，並與細胞壁中差異表達蛋白相結合，試圖找到耐陰抗倒功能蛋白；用螢光定量的方法，對編碼功能蛋白的基因在不同基因型和光環境間的差異表達進行分析，以探明大豆耐陰抗倒的生理機制和分子機理，為下一步克隆耐陰抗倒功能基因打下基礎。
結題摘要
本項目針對目前在生產上大面積推廣的大豆間套作種植過程，玉米等高稈作物遮蔭致導大豆莖稈柔弱，倒伏加劇，嚴重影響產量、品質和機械化收穫的問題，根據不同基因型大豆耐蔭與抗倒間的緊密聯繫，從套作光環境與莖稈生長特性著手，明確了套作大豆所處的光環境參數，建立了通過苗期莖幹特徵評價大豆耐蔭抗倒的方法，並從大量種質資源中篩選獲得了具有不同耐蔭抗倒特性的材料。從生理機制角度，明確了強耐蔭大豆抗倒機理，即在蔭蔽脅迫下，仍然保持較低水平的赤黴素和細胞分裂素含量，來抑制莖稈細胞的過度伸長和分裂，從而保持較低的莖稈長/粗比；通過維持莖稈木質素的正常含量，保持較高的莖稈強度；構建了大豆莖稈蛋白質提取和雙向電泳分離方法，經質譜鑑定，構建了大豆莖稈蛋白參考圖譜，並用差異蛋白質組學、生物信息學的方法，闡明了大豆耐蔭抗倒機理，即通過降低G蛋白表達量，延緩蔭蔽信號的傳遞，從而減少莖稈過度伸長；上調熱激蛋白和延伸因子的表達量，保證基因的正常表達和維持各種酶的正常功能；增強乳醯谷胱甘肽裂解酶的表達量，從而減少糖酵解途徑中廢棄物-丙酮醛對細胞的傷害；穩定或下調果糖激酶和果糖-二磷酸醛縮酶的表達量，從而減少糖酵解對代謝產物的過多消耗，保證莖稈中物質的正常積累；增加液泡ATP酶含量，維持莖稈細胞體積的正常擴大；提高蘋果酸一個同功酶的表達量，減小因另一同功酶的下降對代謝造成的不良影響，維持其體內代謝平衡；上調核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/氧合酶表達量，增強磷酸戊糖代謝，保持較高的S-腺苷甲硫胺酸合成酶和凝集素表達量，顯著上調莖28/31糖蛋白表達量，促進茉莉酸的生物合成，這些均為莖稈中木質素等細胞壁物質的正常合成，增加莖稈強度，提供物質基礎。通過本項目的研究，為下一步克隆耐蔭抗倒功能基因打下了基礎。
