全 文 ：核 农 学 报摇 圆园员猿袁圆苑渊猿冤院园圆愿远 耀 园圆怨圆
允燥怎则灶葬造 燥枣 晕怎糟造藻葬则 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽
收稿日期院圆园员圆鄄园圆鄄员怨摇 接受日期院圆园员圆鄄员圆鄄圆源
基金项目院国家自然科学基金资助项目渊猿园愿苑员缘源圆冤
作者简介院袁凤杰渊员怨苑员鄄冤袁女袁黑龙江鹤岗人袁博士袁研究员袁研究方向院大豆遗传育种与种质资源遥 栽藻造院园缘苑员鄄愿远源园源园怨源曰 耘鄄皂葬蚤造院枣躁赠怎葬灶澡扎岳 员圆远援
糟燥皂
文章编号院员园园园鄄愿缘缘员渊圆园员猿冤园猿鄄园圆愿远鄄园苑
两个低植酸大豆突变体中肌醇 原猿 原磷酸合成酶 酝陨孕杂员
基因表达特性的研究
袁凤杰摇 董德坤摇 李百权摇 郁晓敏摇 傅旭军摇 朱丹华摇 朱申龙摇 杨清华
渊浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所袁浙江 杭州摇 猿员园园圆员冤
摘摇 要院肌醇 原猿 原磷酸合成酶渊酝陨孕杂冤基因是植酸合成代谢途径中重要的功能基因遥 本研究以两个大豆
低植酸突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰 原 员尧 郧皂鄄造责葬鄄在悦 原 圆 以及其野生型亲本台湾 苑缘 和浙春 猿 号为材料袁分析了
酝陨孕杂员 基因在其根尧茎尧叶尧花和发育种子中转录水平上的表达特性遥 结果表明院在大豆发育的种子中
酝陨孕杂员 基因的表达表现为由弱到强再逐渐减弱的表达特性袁在开花后 圆圆凿的种子内袁基因的表达达到高
峰袁此后逐渐减弱遥 突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰 原 员 和野生型亲本台湾 苑缘 的根尧茎尧叶和花中 酝陨孕杂员 基因的表达
均较弱袁但突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰 原员 的表达量略高于野生型亲本遥 与野生型亲本相比较袁在开花后的 圆圆凿袁
突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰 原员 发育种子中 酝陨孕杂员 基因的表达峰极显著的降低袁仅为野生型的 圆缘豫左右袁而且在
整个种子发育期间 酝陨孕杂员 基因的表达均较弱遥 突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦 原 圆 和浙春 猿 号的根尧茎尧叶和花中
酝陨孕杂员 基因的表达较弱袁突变型和野生型之间没有显著的差异袁但在种子发育的各个时期突变体 郧皂鄄
造责葬鄄在悦 原 圆 的表达量显著的高于野生型亲本浙春 猿 号遥 在两个低植酸突变体发育的种子中 酝陨孕杂员 基因
的表达与野生型亲本相比均发生了显著的变化袁表明基因突变对 酝陨孕杂员 基因的表达均造成了显著的影
响袁在 郧皂鄄造责葬鄄栽宰 原 员 中表现为 酝陨孕杂员 基因表达的下调袁而 郧皂鄄造责葬鄄在悦 原圆 中则表现为上调遥
关键词院大豆曰低植酸曰酝陨孕杂员 基因曰表达特性
悦澡葬则葬糟贼藻则蚤扎葬贼蚤燥灶 燥枣 阅鄄皂赠燥鄄蚤灶燥泽蚤贼燥造 猿鄄责澡燥泽责澡葬贼藻 杂赠灶贼澡葬泽藻 郧藻灶藻 耘曾责则藻泽泽蚤燥灶
蚤灶 栽憎燥 杂燥赠遭藻葬灶 蕴燥憎 孕澡赠贼葬贼藻 酝怎贼葬灶贼泽
再哉粤晕 云藻灶早鄄躁蚤藻摇 阅韵晕郧 阅藻鄄噪怎灶摇 蕴陨 月葬蚤鄄择怎葬灶摇 再哉 载蚤葬燥鄄皂蚤灶摇 云哉 载怎鄄躁怎灶摇 在匀哉 阅葬灶鄄澡怎葬
在匀哉 杂澡藻灶鄄造燥灶早 摇 再粤晕郧 匝蚤灶早鄄澡怎葬
渊 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 悦则燥责 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 晕怎糟造藻葬则 栽藻糟澡灶燥造燥早赠 哉贼蚤造蚤扎葬贼蚤燥灶袁 在澡藻躁蚤葬灶早 粤糟葬凿藻皂赠 燥枣 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽袁 匀葬灶早扎澡燥怎袁 在澡藻躁蚤葬灶早摇 猿员园园圆员冤
粤遭泽贼则葬糟贼院员阅鄄皂赠燥鄄蚤灶燥泽蚤贼燥造 猿鄄责澡燥泽责澡葬贼藻 泽赠灶贼澡葬泽藻 渊酝陨孕杂冤 早藻灶藻 责造葬赠泽 葬 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 则燥造藻 蚤灶 责澡赠贼蚤糟 葬糟蚤凿 遭蚤燥泽赠灶贼澡藻泽蚤泽援 陨灶 贼澡蚤泽
泽贼怎凿赠袁 憎藻 怎泽藻凿 贼憎燥 造燥憎 责澡赠贼蚤糟 葬糟蚤凿 皂怎贼葬灶贼泽 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员袁 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 葬灶凿 贼澡藻蚤则 则藻泽责藻糟贼蚤增藻 憎蚤造凿 贼赠责藻 责葬则藻灶贼泽 栽葬蚤憎葬灶苑缘
葬灶凿 在澡藻糟澡怎灶 晕燥援 猿 贼燥 葬灶葬造赠扎藻 贼澡藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 责葬贼贼藻则灶 葬灶凿 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤扎葬贼蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻援 栽澡藻 则藻泽怎造贼泽 泽澡燥憎藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻则藻
憎葬泽 葬 糟燥皂皂燥灶 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 责葬贼贼藻则灶 燥枣 酝陨孕杂员 蚤灶 泽燥赠遭藻葬灶 凿藻增藻造燥责蚤灶早 泽藻藻凿泽援 耘曾责则藻泽泽蚤燥灶 憎葬泽 憎藻葬噪 葬泽 凿藻贼藻糟贼藻凿 遭赠 砸栽鄄孕悦砸
蚤灶 蚤灶蚤贼蚤葬造 泽贼葬早藻袁 蚤灶糟则藻葬泽藻凿 蚤灶 贼澡藻 枣燥造造燥憎蚤灶早 泽贼葬早藻泽袁 摇 葬灶凿 贼澡藻 责藻葬噪 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 憎葬泽 葬责责藻葬则藻凿 蚤灶 圆圆 凿葬赠 葬枣贼藻则 枣造燥憎藻则蚤灶早
渊阅粤云冤援 栽澡藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻 燥枣 灶燥灶鄄泽藻藻凿 贼蚤泽泽怎藻泽 蚤灶 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 葬灶凿 蚤贼泽 憎蚤造凿贼赠责藻 栽葬蚤憎葬灶苑缘 憎葬泽 增藻则赠
憎藻葬噪援 陨灶 贼澡藻 凿藻增藻造燥责蚤灶早 泽藻藻凿泽袁 贼澡藻 酝陨孕杂员 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 遭赠 择砸栽鄄孕悦砸 则藻增藻葬造藻凿 葬 泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 则藻凿怎糟贼蚤燥灶 蚤灶 圆圆 阅粤云 蚤灶 皂怎贼葬灶贼
郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 葬泽 糟燥皂责葬则藻凿 憎蚤贼澡 贼澡藻 憎蚤造凿贼赠责藻援 杂蚤皂蚤造葬则造赠袁 贼澡藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻 蚤灶 灶燥灶鄄泽藻藻凿 贼蚤泽泽怎藻 燥枣 在澡藻灶糟澡怎灶
晕燥援 猿 葬灶凿 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 憎葬泽 增藻则赠 憎藻葬噪援 匀燥憎藻增藻则袁 泽贼则燥灶早藻则 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 蚤灶 凿藻增藻造燥责蚤灶早 泽藻藻凿泽 燥枣 贼澡藻 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆
贼澡葬灶 在澡藻糟澡怎灶 晕燥援 猿 憎葬泽 枣燥怎灶凿援 宰藻 糟燥灶糟造怎凿藻凿 贼澡葬贼 贼澡藻 酝陨孕杂员 早藻灶藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 蚤灶 贼澡藻 凿藻增藻造燥责蚤灶早 泽藻藻凿 藻曾澡蚤遭蚤贼藻凿 葬灶 怎责鄄
则藻早怎造葬贼蚤燥灶 责葬贼贼藻则灶 蚤灶 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆袁 遭怎贼 葬 凿燥憎灶鄄则藻早怎造葬贼蚤燥灶 责葬贼贼藻则灶 蚤灶 贼澡藻 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员援
远愿圆
摇 猿 期 两个低植酸大豆突变体中肌醇 原 猿 原磷酸合成酶 酝陨孕杂员 基因表达特性的研究
运藻赠 憎燥则凿泽院杂燥赠遭藻葬灶曰 蕴燥憎 责澡赠贼葬贼藻曰 酝陨孕杂员 早藻灶藻曰 耘曾责则藻泽泽蚤燥灶
摇 摇 低植酸作物可以有效提高动物对其磷元素和蛋白
的利用率袁降低粪便中磷的含量袁对动物营养和生态环
境具有积极的作用咱员袁圆暂 遥 创造低植酸突变体是培育低
植酸作物的主要途径袁目前在大豆尧小麦尧水稻尧玉米和
大麦中均有低植酸突变体的研究报道袁其突变机制多
为植酸合成代谢途径中的某个结构或调控基因的突
变咱猿 原 远暂 遥 大豆目前所报道的突变体共有 源 份袁分别为
蕴砸猿猿尧悦载员愿猿源尧郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 和 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆袁研究表
明院突变体 蕴砸猿猿 和 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 的低植酸性状与功能
基因肌醇鄄猿鄄磷酸合成酶基因渊酝陨孕杂冤的突变有关袁郧皂鄄
造责葬鄄在悦鄄圆 的低植酸性状则可能由于另一个功能基因
员袁猿袁源袁缘袁远 肌醇激酶基因渊 陨孕运员冤的突变所导致袁与前
猿 个突变体不同袁悦载员愿猿源 的低植酸性状突变不是植酸
合成代谢途径中的功能基因所导致袁根据基因定位和
测序结果袁该突变可能是由多药抗性相关蛋白基因
渊酝砸孕冤突变的结果遥 由此可见植酸合成代谢或调控
途径中的任何基因的突变都有可能引起植酸含量发生
变化袁而植酸的合成代谢途径较为复杂袁目前为止其可
能存在的代谢途径以及这些途径中所涉及的调控基因
尚不十分清楚遥 已明确的与植酸合成代谢相关的功能
基因有肌醇鄄猿鄄磷酸合成酶基因渊酝陨孕杂冤 咱猿袁苑暂 尧肌醇鄄猿鄄磷
酸肌醇激酶基因渊酝陨运冤 咱远袁愿暂 尧多药抗性相关蛋白基因
渊酝砸孕冤 咱怨暂和 员袁猿袁源袁缘袁远 肌醇激酶基因渊 陨孕运员冤 咱员园暂等遥
其中 酝陨孕杂是催化植酸合成第一步葡糖糖转化为肌醇鄄
猿鄄磷酸的功能基因袁它也是植酸合成途径中研究较为
深入袁功能比较清晰的一个基因袁其功能已在不同作物
的低植酸突变体和转基因植株中得到验证袁该基因的
突变将导致作物种子中植酸含量的急剧下降咱员员袁员圆暂 遥
大豆中 酝陨孕杂 基因家族共有 源 个基因 酝陨孕杂员尧酝陨孕杂圆尧
酝陨孕杂猿 和 酝陨孕杂源袁其序列具有高度的保守性曰研究表
明袁酝陨孕杂员 基因主要在发育的种子中表达袁酝陨孕杂圆 基因
以根部表达为主袁酝陨孕杂猿 基因在各组织中的表达均较
弱袁而 酝陨孕杂源 基因主要在叶片中表达咱员圆暂 遥 目前报道的
圆 份低植酸突变体渊蕴砸猿猿 和 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员冤中其低植酸
性状是由该基因的突变所导致咱猿袁苑暂 遥 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 和
郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 是本实验室通过辐射诱变创造的 圆 个低
植酸突变体袁这两份突变体植酸含量与野生型亲本相
比较均下降了 缘园豫以上袁无机磷含量显著增加袁遗传
机制研究表明袁这两份突变体由不等位的两个隐性单
基因所控制遥 其中 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 的突变机制研究表明
该突变体的 酝陨孕杂员 基因的第 猿 个外显子上存在 圆 个
碱基的缺失袁该缺失导致了基因的移码突变袁从而使氨
基酸翻译提前终止曰而 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 突变体的低植酸
性状则是由植酸代谢途径中的其它基因所调控咱猿袁员猿暂 遥
研究已证明 酝陨孕杂员 基因在 阅晕粤 序列上的缺失将导致
了植酸含量的下降袁但目前尚无该基因在低植酸突变
体中 砸晕粤水平上表达量的研究报道遥 此外袁尽管植酸
代谢或调控途径中的不同基因突变均可能导致植酸含
量的变化袁但在大豆中仅有 酝陨孕杂员 基因进行了功能验
证袁因此本研究以在大豆中功能明确的 酝陨孕杂员 基因为
目的基因袁以两份不同的低植酸突变体为研究材料袁其
中一份材料的 酝陨孕杂员 基因在 阅晕粤 水平上发生了突
变袁而另一份低植酸突变体的突变与 酝陨孕杂员 无关袁研
究低植酸突变性状与 酝陨孕杂员 基因在 砸晕粤 表达水平上
的关系袁进一步揭示 酝陨孕杂员 基因在不同低植酸突变体
中对植酸合成代谢的调控方式遥
员摇 材料和方法
员郾 员摇 材料及其取样方法
低植酸突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员尧郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 以及其
野生型亲本台湾 苑缘 和浙春 猿 号 圆园员园 年春季种植于浙
江省农科院试验田遥 植株出苗后 圆园凿分别取突变体和
亲本材料的根尧茎尧叶袁液氮冷冻置于 原 愿园毅冰箱内保
存遥 植株开花后取盛开的全花袁以同样方法保存于超
低温冰箱内遥 植株开花时分别对突变体和亲本植株上
盛开的花挂牌标记袁标明开花日期袁然后在开花后的
苑凿尧员圆凿尧员苑凿尧圆圆凿尧圆苑凿尧猿缘凿 和 源圆凿 取正在发育的 砸猿鄄
砸远 期的幼荚袁液氮迅速冷冻袁置于 原愿园毅冰箱保存遥
员郾 圆摇 方法
员郾 圆郾 员摇 总 砸晕粤的提取 摇 提取 砸晕粤 的研钵用锡箔纸
包裹后于烘箱内 圆园园益烘 源澡袁灭活 砸晕粤酶遥 试验中所
用的 栽蚤责 头和离心管均购自 粤曾早藻灶藻袁 砸粤晕葬泽藻 和
阅晕粤葬泽藻已灭活袁移液器为提取 砸晕粤专用遥 总 砸晕粤的
提取方法采用 栽砸陨扎燥蕴 法袁试剂购自 蚤灶增蚤贼则燥早藻灶 公司
渊栽砸陨扎燥蕴 砸藻葬早藻灶贼援 悦葬贼援 晕燥援 员缘缘怨远鄄园圆远冤遥 具体为院由超
低温冰箱内取出备用的样品袁放入含有液氮的保温瓶
中暂时储存袁在冷冻状态下将豆荚皮剥掉袁取籽粒放入
研钵中用液氮研磨曰根尧茎尧叶和花样品直接放入研钵
中研磨遥 将样品研磨至呈白色的粉末状袁取约 缘园 耀
员园园皂早的组织放入 员郾 缘皂蕴 离心管中袁迅速加入 员皂蕴
栽砸陨扎燥蕴试剂袁样品体积不超过试剂的 员园豫 袁充分混匀遥
样品在 员缘 耀 猿园益放置 缘皂蚤灶袁使细胞充分裂解袁按照
栽砸陨扎燥蕴院氯仿为 缘 颐 员的比例加入试剂袁振荡 员缘 泽袁放置
苑愿圆
核摇 农摇 学摇 报 圆苑 卷
员缘皂蚤灶遥 圆 耀 愿益以 员圆园园园早离心力离心 员缘皂蚤灶袁取上清液
约 缘园园皂蕴袁加入 园郾 缘皂蕴异丙醇试剂袁轻轻混匀袁静止放
置 员园皂蚤灶袁员圆园园园早离心力离心 员园皂蚤灶遥 去除上清袁苑缘豫
的乙醇溶液渊阅耘孕悦水配制冤洗沉淀 圆 次遥 将提取出的
砸晕粤干燥 缘 耀 员园皂蚤灶袁加入 圆园园滋蕴 无核酸酶的水或
阅耘孕悦 水进行溶解袁放入超低温冰箱备用遥 试验中所
有的试剂均为专用遥
员郾 圆郾 圆摇 总 砸晕粤的处理摇 总 砸晕粤样品中 阅晕粤的去除
利用 阅晕葬泽藻玉渊购自于 韵酝早葬 公司冤袁具体为院员园滋蕴 的
总 砸晕粤样品加入 圆郾 缘滋蕴 阅晕葬泽藻玉和 圆滋蕴 员园 伊 遭怎枣枣藻则袁
加入 阅耘孕悦 水至 圆园滋蕴袁反应条件为 猿苑益 猿园皂蚤灶 后
远缘益保持 员园皂蚤灶袁然后加入 圆滋蕴 耘阅栽粤 溶液终止反应遥
样品在新配制的 员郾 圆豫琼脂糖凝胶中电泳 员园皂蚤灶袁检测
总 砸晕粤的完整性遥 利用分光光度计检测总 砸晕粤的浓
度袁将所有样品的终浓度均调节至 缘园园灶早窑滋蕴 原员遥
员郾 圆郾 猿摇 糟阅晕粤 的合成摇 糟阅晕粤 合成采用 砸藻增藻则栽则葬 粤糟藻
择孕悦砸 砸栽 运蚤贼 渊 悦燥凿藻 晕燥援 云杂匝 原 员园员袁 栽韵再韵月韵 悦韵援 袁
蕴栽阅冤试剂盒袁具体为院总 砸晕粤 样品 员滋早袁缘 伊 砸栽 月怎枣枣藻则
圆滋蕴袁砸栽 酶混合液 园郾 缘滋蕴袁随机引物和 韵造蚤早燥渊阅栽冤引物
混合液 园郾 缘滋蕴袁无核酸酶的水调至 员园滋蕴 的反应体系遥
反应条件为院猿苑益进行反转录 员缘皂蚤灶袁怨愿益进行酶失活
缘皂蚤灶遥
员郾 圆郾 源摇 砸栽鄄孕悦砸反应摇 半定量 孕悦砸 反应所采用的是
圆园 滋造的反应体系袁体系的配制与反应条件等均于普通
孕悦砸相同遥 酝陨孕杂员 基因的半定量引物设计在位于突变
位点渊源远员 耀 源远圆遭责冤上游的序列区间 苑缘 耀 源源怨遭责 处袁具
体序列为院上游引物 缘忆鄄悦栽粤悦郧粤粤粤悦悦粤悦悦郧粤粤悦栽 原 猿忆
下游引物 缘忆鄄郧栽郧粤郧郧郧粤郧悦悦粤粤粤郧栽粤粤 原 猿忆袁产物为
圆源员遭责袁内参基因为 葬糟贼蚤灶袁 引物序列为院 上游 缘忆鄄
悦粤粤悦悦悦粤粤粤郧郧栽悦粤粤悦粤郧 原 猿忆袁 下 游 缘忆鄄
悦粤郧悦郧粤郧粤栽悦悦粤粤粤悦郧粤粤 原 猿忆产物大小为 圆员猿 遭责遥
孕悦砸循环降至 圆缘 个遥 孕悦砸 产物在 员郾 圆豫的琼脂糖胶
上进行电泳检测遥
员郾 圆郾 缘摇 择砸栽鄄孕悦砸 反应摇 根据半定量 孕悦砸 的结果袁对
酝陨孕杂员 基因在发育种子的表达进行了全定量 孕悦砸 表
达研究遥 全定量表达利用 杂再月砸砸 郧则藻藻灶 砸藻葬造 贼蚤皂藻 孕悦砸
酝葬泽贼藻则 酝陨载 渊 栽韵再韵月韵 月蚤燥贼藻糟澡 悦燥援 蕴贼凿冤 试剂盒袁在
砸燥糟澡藻渊哉杂粤冤 全定量 孕悦砸 仪上进行遥 具体反应为院在
圆园滋蕴 的反应体系中袁包含 圆滋蕴 糟阅晕粤 模板袁 员园滋蕴
杂再月砸砸 郧则藻藻灶 砸藻葬造 贼蚤皂藻 孕悦砸 酝葬泽贼藻则 酝陨载鄄孕造怎泽鄄袁上下游
引物分别为 员郾 圆滋蕴渊员园滋皂燥造窑蕴 原员 冤袁圆滋蕴 孕造怎泽 杂燥造怎贼蚤燥灶
和 猿郾 远滋造 凿凿匀圆 韵遥 反应程序为院渊员冤 怨缘益 猿园泽 员 个循
环曰 渊圆冤 定量分析院怨缘益 变性 缘泽曰缘缘益 退火 员园泽曰苑圆益
延伸 员缘泽曰源园 个循环 渊猿冤 溶解曲线分析院怨缘益 员园泽曰
苑园益 员园泽曰源园益 员园泽 员 个循环遥
员郾 圆郾 远摇 数据分析摇 全定量 孕悦砸 数据分析采用 圆 原 驻驻悦栽
法袁驻悦栽 越目的基因 悦栽 原内参基因 悦栽袁 原 驻驻悦栽 越 原
渊驻悦栽处理样本 原 驻悦栽 对照样本冤袁圆 原 驻驻悦栽 跃 员 则目的
基因表达上调袁反之则下调遥
圆摇 结果与分析
圆郾 员摇 酝陨孕杂员 基因在突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 和台湾 苑缘
的营养器官中的表达
半定量 孕悦砸分析结果表明院酝陨孕杂员 基因在突变体
和野生型亲本台湾 苑缘 的营养器官根尧茎尧叶和花中的
表达均较弱袁尤其是在台湾 苑缘 中袁酝陨孕杂员 基因的表达
极显著的低于内参基因 粤糟贼蚤灶遥 尽管突变体中 酝陨孕杂员
基因在 阅晕粤的功能区域上存在 圆 个碱基的缺失袁但这
种缺失并没有使其在根尧茎尧叶和花中的表达降低袁相
反其表达存在略有增加的趋势渊图 员冤遥
图 员摇 酝陨孕杂员 基因在突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员
和野生型亲本台湾 苑缘 中不同组织内的表达
云蚤早援 员摇 栽澡藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻 蚤灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 贼蚤泽泽怎藻泽
枣则燥皂 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 葬灶凿 憎蚤造凿 贼赠责藻 责葬则藻灶贼 栽葬蚤憎葬灶 苑缘
注院砸院根曰杂院茎曰蕴院叶曰云院花曰粤糟贼蚤灶院 内参基因
晕燥贼藻院 砸院 砸燥燥贼曰 杂院 杂贼藻皂曰 蕴院 蕴藻葬枣曰 云院 云造燥憎藻则
圆郾 圆摇 酝陨孕杂员 基因在突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 和浙春 猿 号
的营养器官中的表达
突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 和野生型亲本浙春 猿 号的
根尧茎尧叶和花中 酝陨孕杂员 基因的表达极显著的低于内
参基因 粤糟贼蚤灶袁说明其在这些器官中的表达较弱渊图
圆冤袁此外 酝陨孕杂员 的表达在突变体和野生型之间不存在
显著的差异袁说明突变体中植酸合成代谢相关基因的
突变对 酝陨孕杂员 基因在营养器官中的表达没有影响遥
圆郾 猿摇 酝陨孕杂员 基因在 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 突变体和台湾 苑缘
种子中的表达
酝陨孕杂员 基因主要在发育中的种子中表达袁半定量
孕悦砸分析表明院在野生型亲本台湾 苑缘 中袁酝陨孕杂员 基因
随着开花后种子器官的发育袁其表达量逐渐增强袁至开
花后 圆圆凿达到表达的最高峰袁此时表达量与内参基因
愿愿圆
摇 猿 期 两个低植酸大豆突变体中肌醇 原 猿 原磷酸合成酶 酝陨孕杂员 基因表达特性的研究
图 圆摇 酝陨孕杂员 基因在突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆
和野生型亲本浙春 猿 号中不同组织内的表达
云蚤早援 圆摇 栽澡藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻 蚤灶 凿蚤枣枣藻则藻灶贼
贼蚤泽泽怎藻泽 枣则燥皂 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 葬灶凿 憎蚤造凿
贼赠责藻 责葬则藻灶贼 在澡藻糟澡怎灶 晕燥援 猿
注院砸院根曰杂院茎曰蕴院叶曰云院花曰粤糟贼蚤灶院 内参基因
晕燥贼藻院砸院 砸燥燥贼曰 杂院 杂贼藻皂曰 蕴院 蕴藻葬枣曰 云院 云造燥憎藻则
粤糟贼蚤灶相当遥 随后表达量逐渐降低袁至开花后 源圆凿 表达
量下降到较低的水平遥 在突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 的种子
中袁 酝陨孕杂员 基因的表达量与野生型亲本相比袁表现为
没有了明显的表达高峰袁在开花后的第 圆圆 天表达量依
然维持较低的水平袁显著低于野生型亲本与内参基因曰
在种子发育的整个时期袁其表达量均较弱渊图 猿冤遥
图 猿摇 酝陨孕杂员 基因在突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员
和野生型亲本台湾 苑缘 中的种子不同发育时期的表达
云蚤早援 猿摇 栽澡藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻 蚤灶 凿藻增藻造燥责蚤灶早 泽藻藻凿泽
枣则燥皂 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 葬灶凿 憎蚤造凿 贼赠责藻 责葬则藻灶贼 栽葬蚤憎葬灶苑缘
进一步定量 孕悦砸 分析 酝陨孕杂员 基因在突变型和野
生型中的相对表达量袁结果表明院突变体和野生型亲本
在开花后种子发育的 圆圆凿 左右袁酝陨孕杂员 基因均存在一
个明显表达高峰袁在此期间袁台湾 苑缘 的相对表达量是
突变体的 源 倍袁极显著高于突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员遥 从
酝陨孕杂员 基因在发育种子中的表达趋势来看袁野生型亲
本和突变型表现一致袁均表现出由弱到强再变弱的趋
势袁但在种子发育的各个时期的相对表达量袁突变体均
显著低于野生型亲本遥 说明袁酝陨孕杂员 基因在 阅晕粤水平
上的突变对其 砸晕粤的表达存在显著的影响袁表现为基
因在 砸晕粤水平上的表达量下调渊图 源冤遥
图 源摇 酝陨孕杂员 基因在突变体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员
和野生型亲本台湾 苑缘 中的种子不同发育时期
的相对表达量
云蚤早援 源摇 栽澡藻 则藻造葬贼蚤增藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻 蚤灶
凿藻增藻造燥责蚤灶早 泽藻藻凿泽 枣则燥皂 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员
葬灶凿 憎蚤造凿 贼赠责藻 责葬则藻灶贼 栽葬蚤憎葬灶苑缘
圆郾 源摇 酝陨孕杂员 基因在 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 突变体和浙春 猿 号
种子中的表达
郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 突变体尽管也表现为低植酸性状袁但
其突变基因与 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 的突变基因表现为非等位
基因袁因此低植酸性状不是由 酝陨孕杂员 基因的突变引
起遥 半定量 孕悦砸分析突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 和野生型亲
本浙春 猿 号种子中 酝陨孕杂员 基因的表达特点袁发现在这
两个大豆基因型中均存在 酝陨孕杂员 基因的表达峰袁其表
达特性与台湾 苑缘 相似遥 比较分析突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆
和浙春 猿 号的电泳图谱袁发现野生型亲本浙春 猿 号在
种子发育 圆圆凿 的电泳条带要明显弱于突变体 郧皂鄄造责葬鄄
在悦鄄圆袁说明与野生型亲本相比较袁突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆
的 酝陨孕杂员 基因在种子发育 圆圆凿的表达量高渊图 缘冤遥
进一步定量 孕悦砸 分析这两个大豆基因型 酝陨孕杂员
基因的相对表达量袁结果表明院酝陨孕杂员 基因在这两个大
豆基因型中的表达趋势一致袁均为由弱到强袁至开花后
圆圆凿达到表达高峰袁随后表现为表达逐渐减弱曰比较两
个基因型之间的相对表达量袁发现在种子发育的各个
时期袁野生型亲本浙春 猿 号 酝陨孕杂员 基因的相对表达量
均显著低于突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆曰在种子发育 圆圆凿 左
右袁突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 的表达量是野生型亲本浙春 猿
号的 圆 倍袁在种子发育的第 源圆 天袁虽然此时 酝陨孕杂员 基
怨愿圆
核摇 农摇 学摇 报 圆苑 卷
图 缘摇 酝陨孕杂员 基因在突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 和野生
型亲本浙春 猿 号中的种子不同发育时期的表达
云蚤早援 缘摇 栽澡藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻 蚤灶 凿藻增藻造燥责蚤灶早
泽藻藻凿泽 枣则燥皂 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 葬灶凿 憎蚤造凿
贼赠责藻 责葬则藻灶贼 在澡藻糟澡怎灶 晕燥援 猿
因表达量较弱袁但突变体的表达量仍维持在野生型亲
本表达量的 远 倍左右遥 说明院在突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆
中袁植酸代谢或调控途径中另外一个基因的突变使
酝陨孕杂员 基因的表达量显著增强渊图 远冤遥
猿摇 讨论
酝陨孕杂员渊肌醇鄄猿鄄磷酸合成酶冤基因催化植酸合成
代谢的第一步袁在植酸的合成代谢过程中起到重要的
作用袁它以葡萄糖和肌醇为底物催化肌醇鄄猿鄄磷酸的合
成与降解遥 研究表明袁该基因的突变或利用转基因技
术使该基因沉默均可导致作物种子中植酸的含量显著
降低遥 尽管在不同的大豆组织中均有 酝陨孕杂员 的 耘杂栽
序列袁但该基因主要在发育的种子中高度表达袁在 远
皂皂长的种子中表达达到最高咱员圆暂 遥 关于 酝陨孕杂员 酶活
性和基因表达相关关系的研究在豆类和水稻中也有相
关报道袁酝葬躁怎皂凿藻则咱员源暂在研究菜豆中 酝陨孕杂员 时发现袁开
花后 苑 耀 员源凿的种子中可以检测到该酶的活性袁此后活
性逐渐降低曰悦燥藻造澡燥咱员缘暂在研究蚕豆 酝陨孕杂员 酶活性和基
因表达特性时指出院该基因的表达量在蚕豆开花后的
初期较高袁圆猿凿 时表达达到高峰袁此后表达量急剧下
降遥 水稻种子中 酝陨孕杂员 基因的表达峰出现的较早袁在
图 远摇 酝陨孕杂员 基因在突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆
和野生型亲本浙春 猿 号中的种子不
同发育时期的相对表达量
云蚤早援 远摇 栽澡藻 则藻造葬贼蚤增藻 藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 酝陨孕杂员 早藻灶藻 蚤灶
凿藻增藻造燥责蚤灶早 泽藻藻凿泽 枣则燥皂 皂怎贼葬灶贼 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆
葬灶凿 憎蚤造凿 贼赠责藻 责葬则藻灶贼 在澡藻糟澡怎灶 晕燥援 猿
开花后的 苑凿即达到表达高峰咱员远暂 遥 同时以上研究均表
明袁酝陨孕杂员 基因在转录水平上表达量的高低与种子中
植酸盐含量的高低成正相关遥 本研究中 酝陨孕杂员 基因
在大豆开花后 圆圆凿的种子中出现表达峰袁此后表现为
较缓慢的下降袁其表达方式与其它作物基本相同袁均为
弱 原强 原弱的表达模式遥
在低植酸突变体中该基因的表达受到基因自身突
变和其它基因突变的影响咱苑暂 遥 本研究中的两个低植
酸突变体袁郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 的低植酸性状已明确其突变
由 酝陨孕杂员 基因第 猿 个外显子内 圆 遭责的缺失所引起咱猿暂 袁
而 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 的低植酸性状是由 员袁猿袁源袁缘袁远 肌醇磷
酸激酶 渊 郧皂陨孕运员冤功能序列中一个点突变所导致
的咱员猿暂 遥 针对这两个低植酸突变体以及其野生型亲本
的 酝陨孕杂员 基因的表达研究表明袁这两个突变体中的
酝陨孕杂员 基因的突变与野生型亲本相比较均发生了较大
的变化遥
郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 突变体中 酝陨孕杂员 基因的表达显著下
调袁说明 酝陨孕杂员 基因 阅晕粤 水平上的突变导致了该基
因在 砸晕粤表达水平上的变化袁但该基因尚有部分表
达袁这与前人的研究结果一致咱苑暂 袁而且也可以部分说
明突变体中仍有植酸合成的原因遥 此外袁酝陨孕杂员 基因
的突变是否会导致 酝陨孕杂 基因家族其它基因渊酝陨孕杂圆尧
酝陨孕杂猿 和 酝陨孕杂源冤的表达发生变化袁尚有待进一步的研
究袁但可以推测袁酝陨孕杂 家族中其它 猿 个基因在种子中
的表达可能会存在增强的情况袁代偿性合成种子中的
园怨圆
摇 猿 期 两个低植酸大豆突变体中肌醇 原 猿 原磷酸合成酶 酝陨孕杂员 基因表达特性的研究
植酸盐袁这种表达相关性已在 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 的突变基
因 陨孕运员 家族中得到证实咱员猿暂 袁这也可能是种子中尚有
植酸盐渊野生型亲本植酸盐含量的 缘园豫 冤存在的第二
个原因遥 由于 酝陨孕杂员 基因主要在作物的种子中表达袁
在其它器官中的表达极弱袁因此该基因的突变对其在
非种子器官的表达影响较小袁在本试验中观察到突变
体 郧皂鄄造责葬鄄栽宰鄄员 的营养器官中酝陨孕杂员 基因的表达存在
上调的现象袁这与在种子中观察到的结果完全相反曰众
所周知袁植酸含量与植物体的抗逆性密切相关袁本研究
推测袁是否由于籽粒中植酸含量的下降袁导致了营养器
官中的植酸合成的增加袁以适应非生物胁迫等逆境的
发生袁其中所蕴含的生物机制尚需进一步研究探讨遥
此外袁该基因的突变是否也导致了植酸合成代谢和调
控途径中其它相关基因的表达发生异常也有待进一步
的研究遥
酝陨孕杂员 基因催化植酸合成代谢的第一步袁在植酸
合成中的作用非常重要袁植酸合成代谢和调控途径中
其它基因的突变都有可能造成该基因在转录水平上的
改变遥 在本研究中尽管突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 的低植酸
性状与 酝陨孕杂员 基因没有直接的关系袁但在突变体中
酝陨孕杂员 基因在转录水平上的表达也受到了显著的影
响遥 该发现在玉米低植酸突变体中也曾有相关报道袁
玉米 造责葬鄄员 突变体的低植酸性状由 酝砸孕基因的突变所
导致袁但该突变体中的 酝陨孕杂员 基因在转录水平上的表
达量与野生型亲本相比下降了 缘园豫 耀 远园豫 咱员苑袁员愿暂 遥 与
此研究不同的是袁在本研究中袁酝陨孕杂员 基因在转录水平
上的表达与野生型亲本相比较表现为显著增强遥 在突
变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 的突变机制研究中发现袁植酸含量
的下降是由于 郧皂陨孕运员 基因的突变所导致咱员猿暂 袁该基因
调控植酸合成代谢的最后一步袁员袁猿袁源袁缘袁远 肌醇磷酸
盐合成肌醇六磷酸渊植酸冤的过程曰同时在这个突变体
中伴随着植酸含量的下降袁低价肌醇磷酸盐如肌醇三
磷酸袁肌醇四磷酸等的含量与野生型相比表现为极显
著增加咱猿暂 袁说明尽管植酸含量下降了袁但中间产物的
合成并没有因代谢终产物的减少而降低袁相反植酸含
量的下降还可能反馈调节其他中间产物的加速合成袁
以弥补终产物植酸含量合成的不足袁这也部分解释了
在突变体 郧皂鄄造责葬鄄在悦鄄圆 中 酝陨孕杂员 基因表达上调的原
因遥 植酸合成代谢途径不唯一袁代谢调控基因较为复
杂袁某个基因的突变对其它基因造成的影响也存在较
大的不确定性袁因此关于其它突变基因如何影响
酝陨孕杂员 基因在转录水平上的表达尚需进一步的深入研
究遥
参考文献院
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云燥燥凿 悦澡藻皂蚤泽贼则赠袁 圆园园源袁 缘圆院源缘远缘 原 源缘苑园
圆怨圆