[目的]鉴定大豆木葡聚糖内糖基转移酶/水解酶?(xyloglucan endotransglycosylases/hydrolases,?XTHs)?基因家族,分析其表达模式和对低磷养分胁迫的响应,初步明确大豆XTH38调节根系生长的功能.[方法]供试大豆品种为粤春03-3?(YC03-3),拟南芥野生型为哥伦比亚?(Columbia-0,Col-0)?生态型.通过生物信息学方法,鉴定了大豆XTH基因家族成员,并对大豆的XTH家族成员进行进化分析.采用水培方法,设定高磷对照(HP,KH2PO4500?μmol/L)和低磷处理(LP,KH2PO425?μmol/L)营养液培养,将大豆幼苗处理14天后,取大豆幼苗的根和叶,使用定量PCR分析幼苗中5个GmXTHs的表达;将在1/2?MS固体培养基上发芽2天的超表达GmXTH38株系和Col-0分别接种到HP、LP、低铁?(LFe,Fe?0?μmol/L)、中铁(MFe,Fe?50?μmol/L)和高铁(HFe,Fe?500?μmol/L)固体培养基上,7天后测定GmXTH38株系的侧根长度和密度.[结果]通过生物信息学分析,确定了大豆XTH基因家族共有61个成员,分为3个不同亚组,其中GmXTH38与AtXTH9、AtXTH23位于同一亚组.定量PCR分析结果表明,GmXTH基因家族成员在大豆器官或组织的表达模式不同,其中GmXTH28、GmXTH38、GmXTH41和GmXTH52受LP诱导表达,特别是GmXTH38在大豆根和叶中的表达均受LP诱导.与大豆一致,LP条件下GmXTH38启动子在拟南芥幼苗根、叶的活动强于HP处理.在高磷和中铁(植物正常生长养分需求量)条件下,拟南芥异源超表达GmXTH38抑制拟南芥主根生长、侧根数目和侧根密度.在LP、LFe和HFe胁迫下,与Col-0相比,超表达GmXTH38拟南芥材料主根变短、侧根数和侧根密度减少;超表达GmXTH38导致Col-0侧根形成对LP的敏感性增加;超表达GmXTH38导致Col-0侧根密度在LFe或HFe胁迫条件下下降程度更明显,超表达GmXTH38增加拟南芥主根生长对LFe或HFe的敏感性.[结论]大豆基因组存在61个XTH成员,分别为GmXTH1～GmXTH61.GmXTH38在大豆根叶均受LP诱导.超表达GmXTH38在正常养分条件下抑制拟南芥主根生长和侧根数目;超表达GmXTH38改变拟南芥根系在磷铁养分胁迫条件下的生长.

XTH;GmXTH38;低磷;铁;大豆;主根;侧根

张亚楠;王婷;欧斯艳;李方剑;黄丽雅;麦翠珊;王金祥

华南农业大学资源环境学院/华南农业大学根系生物学中心,广东广州 510642;广东省农业农村污染治理与环境安全重点实验室,广东广州 510642

植物营养与肥料学报

[1]张亚楠;王婷;欧斯艳;李方剑;黄丽雅;麦翠珊;王金祥-.大豆响应低磷胁迫的XTH基因鉴定及XTH38调节根系生长研究)[J].植物营养与肥料学报,2022(07):1167-1181

XTH38,endotransglycosylases,XTHs,YC03,KH2PO4500,KH2PO425,GmXTHs,GmXTH38,LFe,HFe,AtXTH9,AtXTH23,GmXTH,GmXTH28,GmXTH41,GmXTH52,异源超表达,GmXTH1,GmXTH61

低磷胁迫,基因鉴定,根系生长,木葡聚糖,糖基转移酶,水解酶,xyloglucan,hydrolases,基因家族,表达模式,养分胁迫,大豆品种,拟南芥,野生型,哥伦比亚,Columbia,生态型,生物信息学方法,进化分析,水培,高磷,HP,LP,营养液,大豆幼苗,固体培养基,发芽,株系,中铁,MFe,后测,根长,生物信息学分析,诱导表达,启动子,养分需求,主根,根生长,侧根密度,变短,胁迫条件,下下,磷铁

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