空間誘變草地早熟禾矮化突變體矮化機理研究

《空間誘變草地早熟禾矮化突變體矮化機理研究》是依託北京林業大學，由尹淑霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：空間誘變草地早熟禾矮化突變體矮化機理研究
• 依託單位：北京林業大學
• 項目負責人：尹淑霞
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

培育生長緩慢、株型低矮的草坪草品種是降低草坪修剪頻率、減少管理費用的重要途徑之一，也是草坪草育種的重點方向。草地早熟禾育種以傳統育種方法為主，目前尚未育成矮化品種。基因工程可以實現定向育種，加快育種進程，但其問題的核心是要先明確矮化性狀的關鍵分子機制和調控機理。矮化機理在農作物上的研究較深入，在草坪草上尚未見報導。矮化突變體是研究矮化機理的理想材料，本項目擬利用通過空間飛行獲得的草地早熟禾可穩定遺傳的矮化突變體為材料，從赤黴素調控機理入手，套用轉錄組學和生物信息學等理論和方法，分離和篩選草地早熟禾矮化突變體表達差異基因，採用qRT-PCR方法進行表達差異基因的驗證，並通過Western Blotting對表達差異較大的基因進行蛋白水平驗證。本項目的完成有助於從分子與蛋白水平上更深層次揭示草地早熟禾矮化突變體矮化表型形成的機制，為進一步培育生長緩慢的草地早熟禾新品種奠定堅實的套用理論基礎。

結題摘要

培育生長緩慢、株型低矮的草坪草品種是降低草坪修剪頻率、減少管理費用的重要途徑之一，也是草坪草育種的重點方向。草地早熟禾育種以傳統育種方法為主，目前尚未育成矮化品種。基因工程可以實現定向育種目標，加快育種進程，但其問題的核心是要首先明確矮化性狀的關鍵分子機制和調控機理。矮化機理在農作物上的研究較深入，在草坪草上尚未見報導。矮化突變體是研究矮化機理的理想材料。本項目利用空間飛行誘變獲得的草地早熟禾可穩定遺傳的矮化突變體為材料，從赤黴素調控機理入手，套用轉錄組學和生物信息學等理論和方法，分離和篩選草地早熟禾矮化突變體差異表達基因，並通過實時螢光定量和Western blotting等方法對差異表達基因進行驗證。內源GA含量測定及外源GA噴施結果表明，矮化突變體GA合成途徑受阻，導致內源GA含量降低。轉錄組測序資料庫的生物信息學分析表明，野生型植株與矮化突變體A12之間的差異表達基因為883個，而與A16之間的差異表達基因達到4203個。這些差異表達基因主要涉及到萜類化合物合成、植物激素合成與傳導、葉綠素代謝及類黃酮合成等。本研究確定了草地早熟禾空間誘變矮化突變體在GA合成途徑上的基因發生了變異，GA合成受阻，導致矮化表型的發生，並明確了與矮化突變體矮化機理相關的GA合成途徑幾個關鍵基因如PpGA2OX5、PpGA3OX1、PpGA20OX1等，為利用基因工程技術培育草地早熟禾矮化新品種奠定了基礎。