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大豆是我国主要粮食作物之一,全国各地均有栽培,然而其产量相较其它作物偏低,其中过高的花、荚脱落比对产量造成了很大影响。模式植物拟南芥中,AtIDA/AtIDL类基因存在两方面的功能:一方面,在植物地上部作为一个信号因子参与花器官脱落的调控;另一方面,在植物地下部参与侧根的发生。而大豆基因组中存在至少12个与AtIDA/AtIDL类基因序列相似性极高的GmIDA类基因。本文以大豆为研究对象,全面预测并克隆了12个GmIDA类基因,并对它们在大豆侧根生长中的作用进行了初步研究。 大豆属于直根系植物,主根扎地较深,但是侧根数量很少,这在一定程度上限制了植物营养吸收,成为落花、落荚的诱因。GmIDA作为AtIDA的同源基因很可能也会影响植物的侧根生长。为了确定GmIDA基因是否也有这种作用,我们克隆了大豆中的12个GmIDA基因,分别构建了表达载体,通过发根农杆菌介导的毛状根转化探究了这12个同源基因在过表达的情况下对大豆根的影响。结果显示其中6个GmIDA基因过表达的毛状根相较对照组侧根数量增加,部分毛状根的形态发生改变,据此推测这部分GmIDA基因对于大豆侧根生长有影响。而其余6个基因存在冗余或功能未知。同时说明了IDA/IDL类基因调控侧根生长的功能在种间具有一定保守性,而通过遗传改良增加大豆侧根数目从而达到增产具有理论上的可行性,毛状根诱导转化的方法不失为研究相关基因在豆根中功能的好方法。 植物器官脱落是植物区别于动物、微生物的一个显著特征,也是植物体本身的一个正常的生理过程,包括:花器官脱落、叶脱落、根冠脱落等。但在农业生产中,人们通常希望花器官、果实等不脱落或推迟脱落,以获得更高的产量并方便采摘等;更加不希望它们过早脱落,因为那样通常会带来产量的损失和收集的不便。因而像大豆这类落花、落荚发生频率颇高而损失接近半数理论产量的作物,十分需要对其花器官脱落的研究。我们选取了四个落花落荚特性不同的大豆品种,提取了相应花序部分的RNA进行转录组测序,并对获得的数据进行分析,试图从组学水平探究这一问题。结果显示,在检测到的56354个基因中共有1720个在花序这个花器官脱落发生的活跃部位表达差异显著,GmIDA类基因在表达水平上并无显著差异,但其受体GmHAE/HSL类基因及下游MPK、WAK、XTH类基因表达差异显著,表达量的下调可能是多荚品种脱落发生少的主要原因;而品种间在物质代谢(糖类、次生产物等)、胁迫应答(干旱、氧化还原等)、病害抗性(类TMV病毒)这些方面存在明显的转录水平上的差异:落花落荚较少的大豆品种中呈现出了代谢调控更加活跃,抗性和胁迫应答基因聚集丰度更高的趋势。它们造成了产量等农艺性状上的差异,是人工选育在分子水平上的整体反映。相关结果展现了花期大豆花序的转录组特征,揭示了IDA-HAE/HSL通路在大豆落花、落荚过程中的扮演的角色,以及育种工作实际作用,同时丰富了大豆转录组数据库。