《間作套種大豆耐蔭抗倒的內源赤黴素調控途徑研究》是劉衛國為項目負責人，四川農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：間作套種大豆耐蔭抗倒的內源赤黴素調控途徑研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉衛國
- 依託單位：四川農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
間作套種具有提高耕地利用率、充分利用自然資源、增加單位面積作物產量等優點，是我國傳統農業的精華所在。本課題將針對間作套種過程中蔭蔽導致大豆節間過度伸長、藤蔓、倒伏，嚴重影響產量和機械化收穫的事實和有待闡明的作物耐蔭抗倒生理機制和分子機理的科學問題，以具有不同耐蔭抗倒能力的大豆基因型為對象，在大田玉米-大豆套種和室內人工模擬光環境下，從直接影響植物莖稈生長的赤黴素著手，通過對莖稈生長發育、赤黴素含量、赤黴素代謝相關基因的差異表達等進行研究，試圖找到大豆耐蔭抗倒的赤黴素代謝調控關鍵位點，揭示赤黴素代謝過程中的關鍵基因在作物耐蔭抗倒過程中的功能。對從分子水平探討作物的耐蔭抗倒機理、通過基因操縱削弱作物的避蔭性反應、提高間作套種條件下作物產量等方面，具有重大的科學意義和套用前景。
結題摘要
根據項目計畫，從大量材料中，篩選獲得耐蔭抗倒存在典型差異的大豆品種南豆12（強耐蔭抗倒型）和南032-4（弱耐蔭不抗倒型）。以此為材料，對莖稈抗倒的形態建成、赤黴素含量及其代謝相關基因表達的“光環境”與“基因型”互作進行研究。結果表明，套作大豆受玉米蔭蔽的影響，主莖節數減少，節間過度伸長，莖稈纖細，株高顯著增加；莖稈髓部、木質部、韌皮部細胞增長，各個組織厚度減小，細胞數減少。但品種間受蔭蔽影響的程度不同，南豆12受套作蔭蔽的影響較小，莖稈細胞長度、節間長度較南032-4短，藤蔓化程度和倒伏率低，耐蔭抗倒性強；套作條件下，兩材料莖稈內源赤黴素含量均顯著降低，但南豆12 莖稈內GA4的含量顯著低於南032-4；對赤黴素代謝關鍵酶基因表達量的分析表明，除赤黴素合成酶基因GmGA20ox5、GmGA3ox6和赤黴素降解酶基因GmGA2ox4 在不同種植方式和不同材料間均保持較低的水平外，莖稈中其他內源赤黴素合成酶GA-20 氧化酶基因、GA3-氧化酶基因和赤黴素降解酶GA2-氧化酶基因表達量均高於單作，且南032-4 的表達量顯著高於南豆12；套作下，南豆12莖尖能維持較低活性赤黴素GA4 水平，抑制植株主莖過度伸長，最終表現出較強的耐蔭抗倒性。因此，大豆內源赤黴素GA4 的合成受基因型和光環境的共同影響，從而影響莖稈形態建成，最終導致不同材料在耐蔭抗倒表型上的典型差異。 在項目資助下，培養畢業博士研究生1名，碩士研究生2名；在《Plant Prodution Science》、《中國農業科學》、《作物學報》等國內外學術期刊上發表相關論文7篇，其中SCI收錄1篇；在對赤黴素含量測定過程中，發明的“衍生化試劑製備裝置”，已獲國家實用新型專利授權；研究形成的“一種檢測套作大豆苗期藤蔓化的方法”，已獲國家發明專利授權，並成功套用到套作大豆專用品種選育的實踐中，輔助培育成功“川豆16”大豆新品種；項目成果“耐蔭高產高蛋白套作大豆新品種選育及配套技術研究與套用”，獲2015年度四川省科學技術進步二等獎和中華農業科技進步二等獎。 項目發現，大豆耐蔭抗倒不僅與“莖稈長度”有關，而且與“莖稈強度”關係密切。建議進一步構建大豆耐蔭抗倒遺傳群體，從莖稈的光合產物積累、細胞骨架、細胞壁合成、木質素代謝等方面，深入研究不同基因型大豆在套作環境下“由於莖稈強度差異引起苗期倒伏程度不同”的原因。
