作物養(yǎng)分高效利用的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

項(xiàng)目名稱：作物養(yǎng)分高效利用的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

凌宏清中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所2011.12015.8中國科學(xué)院二、預(yù)期目標(biāo)總體目標(biāo)深入認(rèn)識主要農(nóng)作物氮、磷、鉀養(yǎng)分信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，養(yǎng)分活化、吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和代五年預(yù)期目標(biāo)1、探明硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體OsNRT2.3a和OsNRT2.3b及其伴侶蛋白OsNAR2.1在水稻氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)及其植株生長發(fā)育中的調(diào)控機(jī)制和功能，分離控制水稻氮肥利用效率的主效QTL--qNGR9基因，并揭示其調(diào)控機(jī)制和生物學(xué)功能；為通過分子遺傳學(xué)途徑培育適應(yīng)不同生態(tài)環(huán)境條件的氮素高效作物品種提供關(guān)鍵基因和材料。2PHR2克隆相關(guān)基因并探明其功能。獲得在PHR2介導(dǎo)的養(yǎng)分吸收增強(qiáng)背景下，養(yǎng)分高效高產(chǎn)育種材料（雜交稻親本與高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)材料。通過深入系統(tǒng)地研究磷信號途徑相關(guān)基因SPX家族基因，揭示磷信號分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，在植物磷信號途徑及高效機(jī)理上有新的突破。明確OsAKT1及其調(diào)控因子在水稻鉀吸收中的分子調(diào)控機(jī)制。探明氮、磷、鉀養(yǎng)分高效的協(xié)同關(guān)系，為養(yǎng)分高效作物育種提供理論依據(jù)。3、建立我國氮、磷高效核心種質(zhì)優(yōu)良等位基因的聚合材料，探明其高效特性的遺傳與生理基礎(chǔ)及其對不同土壤條件的響應(yīng)機(jī)制，克隆優(yōu)良等位基因，并揭示其功能。4、明確磷、鉀高效根系建成與養(yǎng)分活化的遺傳與分子機(jī)理；揭示不同土壤條件對其適應(yīng)機(jī)制的影響。挖掘一批磷、鉀高效吸收利用的關(guān)鍵基因，為從根系5、在國內(nèi)外主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文50-60篇；創(chuàng)制養(yǎng)分高效高產(chǎn)遺傳與育10-1510-1550-6020-3010-158-10名。三、研究方案學(xué)術(shù)思路本項(xiàng)目的總體學(xué)術(shù)思路為：通過分子設(shè)計(jì)與遺傳改良實(shí)現(xiàn)作物養(yǎng)分高效與高產(chǎn)需要回答以下問題：1、能否通過分子調(diào)控有效地提高作物養(yǎng)分吸收效率并將其轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力？2、養(yǎng)分高效高產(chǎn)優(yōu)良等位基因是否具有遺傳聚合效應(yīng)并能有效地提高養(yǎng)分利用效率與產(chǎn)量潛力？吸收的養(yǎng)分并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力途徑的協(xié)同調(diào)控機(jī)制，為此本研究總體思路如下：根系活化吸收根系活化吸收N、P、K信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)及高效吸收利用協(xié)同機(jī)制C3C4及其調(diào)控機(jī)制比較技術(shù)途徑優(yōu)異遺傳材料優(yōu)異遺傳材料根構(gòu)型與生根構(gòu)型與生理特征調(diào)控網(wǎng)絡(luò)優(yōu)良基因及等位變異聚合效應(yīng)及土壤環(huán)境影響?zhàn)B分高效與高產(chǎn)性狀的協(xié)同關(guān)系養(yǎng)分高效與高產(chǎn)異材料的分子生理基礎(chǔ)：1、養(yǎng)分高效根構(gòu)型建成及活化土壤養(yǎng)分的分子生理基礎(chǔ)利用已建立的二維和三維根構(gòu)型定量分析系統(tǒng)，研究在不同土壤條件下養(yǎng)分供應(yīng)強(qiáng)度變化對作物根構(gòu)型（根系向地性、根系伸長、側(cè)根分化、根毛形成性狀的影響，明確優(yōu)異遺傳材料養(yǎng)分高效根構(gòu)型建成的分子生理基礎(chǔ)。利用模擬田間養(yǎng)分分布及有效性的試驗(yàn)體系，進(jìn)行原位收集、測定根系不同部位分泌再通過田間原位試驗(yàn)，評價優(yōu)異遺傳材料對不同土壤養(yǎng)分的活化效果，明確根系高效活化、吸收土壤養(yǎng)分的生理及分子機(jī)理。2、氮、磷養(yǎng)分信號的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)遺傳學(xué)方法，利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白組學(xué)、代謝組學(xué)、高通量養(yǎng)分分析－MS等）及生理與分子生物學(xué)技術(shù)（蛋白質(zhì)亞細(xì)胞活體定位，電生理等要節(jié)點(diǎn)基因進(jìn)行功能驗(yàn)證。3、優(yōu)良基因及等位變異的分離對已篩選獲得的優(yōu)異遺傳材料構(gòu)建遺傳分析群體，并進(jìn)行養(yǎng)分高效利用性狀的遺傳因子定位；對現(xiàn)已鑒定的氮、磷養(yǎng)分高效利用的QTLs，進(jìn)行進(jìn)一步的遺傳精細(xì)作圖，利用圖位克隆法分離其基因；對已克隆的參與氮、磷、鉀吸收利用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)與調(diào)控基因，結(jié)合TILLING和Eco-TILLING技術(shù)鑒定其養(yǎng)分高效高產(chǎn)的優(yōu)良等位變異。4、養(yǎng)分高效利用優(yōu)良基因及QTLs的聚合效應(yīng)分析對現(xiàn)已鑒定的養(yǎng)分高效利用主效QTLs、優(yōu)良基因及等位變異，利用分子標(biāo)記輔助選擇的方法進(jìn)行聚合，結(jié)合根系定量測定、養(yǎng)分高通量分析等技術(shù)手段，對這些聚合材料在我國不同土壤類型的田間養(yǎng)分定位試驗(yàn)站進(jìn)行養(yǎng)分吸收利用效率和產(chǎn)量性狀的評價，揭示聚合效應(yīng)與土壤環(huán)境和高產(chǎn)性狀的協(xié)同關(guān)系。5、養(yǎng)分高效高產(chǎn)田間評價協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的建立田間評價協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，由項(xiàng)目統(tǒng)一協(xié)調(diào)，承擔(dān)單位負(fù)責(zé)具體試驗(yàn)實(shí)施。經(jīng)上一期973資助，本項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)已建立了如下3個代表不同土壤類型的長期定位試驗(yàn)站：華中地區(qū)（水稻土）試驗(yàn)站：水稻高效高產(chǎn)評價長江下游地區(qū)（水稻土，旱作）試驗(yàn)站：水稻、小麥高效高產(chǎn)評價華南地區(qū)（酸性紅壤，旱作與水稻土）試驗(yàn)站：大豆、水稻高效高產(chǎn)評價還擬新建2-3個養(yǎng)分定位試驗(yàn)站，包括：東北地區(qū)（黑土，旱作與水稻土）試驗(yàn)站：大豆、水稻、玉米養(yǎng)分高效高產(chǎn)評價華北地區(qū)（石灰性土壤，旱作）試驗(yàn)站：小麥、玉米養(yǎng)分高效高產(chǎn)評價項(xiàng)目具有如下創(chuàng)新性：1分高效吸收與生理利用協(xié)同調(diào)控為基礎(chǔ)的高效高產(chǎn)品種培養(yǎng)為目標(biāo),其研究結(jié)果可直接指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際中養(yǎng)分高效高產(chǎn)品種的分子設(shè)計(jì)與選育。2分定位試驗(yàn)系統(tǒng)。3973核心種質(zhì)資源及其相關(guān)遺傳群體。與國內(nèi)外同類研究相比的創(chuàng)新點(diǎn)與特色目前作物養(yǎng)分吸收轉(zhuǎn)運(yùn)及其信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)成果主要來自于本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)所在973壤類型田間養(yǎng)分定位試驗(yàn)的作物養(yǎng)分高效高產(chǎn)綜合評價體系是國內(nèi)外同行都難以建立的。取得重大突破的可行性1、項(xiàng)目的前沿性與已具備的工作基礎(chǔ)依據(jù)、遺傳材料及基因資源。相關(guān)的研究材料已自主創(chuàng)建，包括優(yōu)良種質(zhì)材料、轉(zhuǎn)基因材料、遺傳群體及礎(chǔ)。2、研究隊(duì)伍包括全國的主要優(yōu)勢單位3、廣泛的國際合作項(xiàng)目參加單位與國際上本領(lǐng)域高水平的實(shí)驗(yàn)室具有良好合作關(guān)系，如英國洛桑實(shí)驗(yàn)站的TonyMillerMarcelBucher德國植物遺傳與栽培作物研究所（IPK）vonWiren教授；美國加州圣地亞哥的NIGELCRAWFORD教授，美國賓州大學(xué)Lynch教授；Purdue大學(xué)的KGRaghothamaLionKochian等。課題設(shè)置根據(jù)總體學(xué)術(shù)思路，設(shè)置以下5個課題。各課題之間的有機(jī)聯(lián)系圖示如下：課題一：優(yōu)良根構(gòu)型建成與土壤養(yǎng)分課題一：優(yōu)良根構(gòu)型建成與土壤養(yǎng)分活化的遺傳與分子機(jī)制課題二：氮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與吸收利用協(xié)同調(diào)控機(jī)制課題三：磷、鉀信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與吸收利用協(xié)同調(diào)控機(jī)制課題四：小麥、水稻高效高產(chǎn)協(xié)同機(jī)制及優(yōu)異基因的聚合效應(yīng)課題五：玉米高效高產(chǎn)協(xié)同機(jī)制及優(yōu)異基因的聚合效應(yīng)第一課題：優(yōu)良根構(gòu)型建成與土壤養(yǎng)分活化的遺傳與分子機(jī)制1、主要研究內(nèi)容與目標(biāo)：研究主要作物養(yǎng)分高效吸收的根構(gòu)型建成及根系活化與吸收土壤養(yǎng)分的生在不同土壤條件下，研究作物對土壤不同形態(tài)磷、鉀活化、吸收利用的機(jī)理，克高的高產(chǎn)作物材料。預(yù)期目標(biāo)：1）深入認(rèn)識主要作物養(yǎng)分高效吸收的根形態(tài)建成及根系活化、吸收土壤養(yǎng)分的生理、遺傳與分子生物學(xué)基礎(chǔ)；2）克隆參與調(diào)控根形態(tài)建成和磷鉀4-53-52-3SCI篇；4）8-105-72-32-3名。2、承擔(dān)單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)。3、課題負(fù)責(zé)人及主要學(xué)術(shù)骨干：課題負(fù)責(zé)人：廖紅教授。主要學(xué)術(shù)骨干：徐芳森教授、王金祥副教授、田江副研究員4、經(jīng)費(fèi)比例：15％第二課題：氮信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與吸收利用協(xié)同調(diào)控機(jī)制1、主要研究內(nèi)容與目標(biāo)：研究水稻氮高效吸收轉(zhuǎn)運(yùn)與生理利用協(xié)同調(diào)控的信號傳導(dǎo)及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對已獲得的 OsNAR2.1、OsNRT2.3a和OsNRT2.3b轉(zhuǎn)基因材料及具有主效QTL--qNGR9基因的優(yōu)異種質(zhì)材料，從生理、遺傳與分子水平上進(jìn)行系統(tǒng)研究，通過以田間養(yǎng)分定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)的高效高產(chǎn)評價體系驗(yàn)證其氮素吸收利用效率，克隆相關(guān)基因，探明硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體OsNRT2.3a、OsNRT2.3b及其伴侶蛋白OsNAR2.1、控制水稻氮營養(yǎng)利用效率的主效QTL--qNGR9的氮素高效水稻品種提供關(guān)鍵基因和創(chuàng)制水稻氮吸收利用率提高20%料。預(yù)期目標(biāo)：1）探明硝酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體OsNRT2.3a、OsNRT2.3b及其伴侶蛋白OsNAR2.1、控制水稻氮營養(yǎng)利用效率的主效QTL--qNGR9轉(zhuǎn)運(yùn)中的調(diào)控機(jī)制和功能；2）克隆參與氮素高效吸收利用的關(guān)鍵基因4-5創(chuàng)制水稻氮吸收利用率提高20%的高產(chǎn)材料3-5份；3）申請發(fā)明專利2-3項(xiàng)，在國內(nèi)外主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文10-12篇；4）培養(yǎng)博士生10-12名、碩士生6-8名、博士后2-3名、青年教師2-3名。2、承擔(dān)單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所。3、課題負(fù)責(zé)人及主要學(xué)術(shù)骨干：課題負(fù)責(zé)人：徐國華教授。主要學(xué)術(shù)骨干：孫淑斌教授、朱毅勇副教授、袁清波助理研究員、范曉榮講師、胡一兵講師、張成偉博士。4、經(jīng)費(fèi)預(yù)算比例：18％第三課題：磷、鉀信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與吸收利用協(xié)同調(diào)控機(jī)制1、主要研究內(nèi)容與目標(biāo)研究水稻磷高效吸收轉(zhuǎn)運(yùn)與生理利用協(xié)同調(diào)控的信號傳導(dǎo)及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，PHR2SPX遺傳與分子水平開展系統(tǒng)研究。通過以田間養(yǎng)分定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)的高效高產(chǎn)評價體系，克隆關(guān)鍵基因和挖掘優(yōu)良等位基因，并探明其高效高產(chǎn)的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展養(yǎng)分高效高產(chǎn)育種材料。預(yù)期目標(biāo)：1）揭示水稻磷高效吸收轉(zhuǎn)運(yùn)與生理利用協(xié)同調(diào)控的信號傳導(dǎo)及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以及磷、鉀高效吸收利用的協(xié)同關(guān)系；2）克隆水稻磷、鉀高效吸收5-62-3個，并探明其高效高產(chǎn)的分子調(diào)控34-6（20以上3-4項(xiàng)，在國內(nèi)外主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI12-1510-157-82-32-3名。2、承擔(dān)單位：浙江大學(xué)，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)。3、課題負(fù)責(zé)人及主要學(xué)術(shù)骨干：課題負(fù)責(zé)人：吳平教授。主要學(xué)術(shù)骨干：壽惠霞教授、毛傳澡副教授、莫肖蓉副教授、吳忠長副教授、劉于講師、王毅講師、陳新愛助理研究員4、經(jīng)費(fèi)預(yù)算比例：25％第四課題：小麥、水稻養(yǎng)分高效高產(chǎn)協(xié)同機(jī)制及優(yōu)異基因的聚合效應(yīng)1、主要研究內(nèi)容與目標(biāo)：氮、磷高效主效QTL過與C4作物玉米的比較研究，揭示C3機(jī)制，挖掘控制這些關(guān)鍵過程的優(yōu)良等位基因，為C3計(jì)育種提供理論依據(jù)。探明氮、磷高效吸收利用優(yōu)異基因、主效QTL位點(diǎn)的聚合效應(yīng)及其與產(chǎn)量性狀形成的關(guān)系；2）在水稻、小麥基因組中鑒定和分離氮、磷吸收利用關(guān)鍵基因的3-5QTLs5-8份（氮效率提高15和/或磷效率提高20；3）申請發(fā)明專利3-4項(xiàng)，在國內(nèi)外主流學(xué)術(shù)期刊發(fā)表SCI論文10-12篇；4）培養(yǎng)博士生10-12名、博士后3-52-3名。2、承擔(dān)單位：中科院遺傳發(fā)育所，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)。3、課題負(fù)責(zé)人及主要學(xué)術(shù)骨干：課題負(fù)責(zé)人：凌宏清研究員。主要學(xué)術(shù)骨干：練興明副教授、劉冬成副研究員、趙學(xué)強(qiáng)助理研究員、張坤普助理研究員、張瑋助理研究員、鄭樹松助理研究員。4、經(jīng)費(fèi)預(yù)算比例：32％第五課題：玉米養(yǎng)分高效高產(chǎn)協(xié)同機(jī)制及優(yōu)異基因的聚合效應(yīng)1、主要研究內(nèi)容與目標(biāo)：氮、磷高效利用主效QTL系。并通過與C3作物水稻、小麥的比較研究，揭示C4同的生理與分子機(jī)制，挖掘控制這些關(guān)鍵過程的優(yōu)良等位基因，為C4高效高產(chǎn)分子設(shè)計(jì)育種提供理論依據(jù)。預(yù)期目標(biāo)：1）揭示玉米氮、磷養(yǎng)分高效吸收利用與高光合效率的協(xié)同機(jī)制，探明玉米氮、磷吸收利用優(yōu)異基因、主效QTLs關(guān)系；2）鑒定和分離玉米氮、磷吸收利用關(guān)鍵基因的優(yōu)良等位基因2-3過氮、磷吸收利用關(guān)鍵基因及QTLs3-4份（效率提高15和/或磷效率提高20；3）申請發(fā)明專利2-3項(xiàng)，在國內(nèi)外主流SCI論文6-8篇；4）培養(yǎng)博士生6-84-61-21名。2、承擔(dān)單位：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)。3、課題負(fù)責(zé)人及主要學(xué)術(shù)骨干：課題負(fù)責(zé)人：袁力行教授。主要學(xué)術(shù)骨干：米國華教授、陳益芳副教授4、經(jīng)費(fèi)預(yù)算比例：10％四、年度計(jì)劃年度

研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)RNAi等技術(shù)研究水稻OsNAR2.1、OsNRT2.3a、OsNRT2.3b調(diào)控氮素吸收利用的分子機(jī)制。對水稻磷吸收調(diào)控基因OsPHF1ARL1的功能進(jìn)行分析。利用圖位克隆法分離水稻氮素高效利qNGR9第 的不定根發(fā)生缺陷突變基因。OsAKT1水稻材料；構(gòu)建水稻的酵母雙雜交一 cDNA文庫并以O(shè)sAKT1為誘餌蛋白篩選可能的互作蛋白；開展水稻低年 鉀誘導(dǎo)基因芯片實(shí)驗(yàn)，篩選響應(yīng)低脅迫信號的水稻基因；克隆水稻OsCIPK家族和OsCBL家族的基因。M8進(jìn)行基因克隆，完成轉(zhuǎn)基因回復(fù)實(shí)驗(yàn)和基因的M8M8材料M8不同氮、磷、鉀水平盆栽和大田實(shí)驗(yàn)。發(fā)展OsPHR2與OsSPX2/3/4材料。構(gòu)建SPX1/2/3/4TAPa

OsNAR2.1互OsNRT2.3aOsNRT2.3b轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。完成水稻相關(guān)磷突變體生理分析。1-2瞬時表達(dá)初步實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并開展后OsPHF1OsPHF1ARL1基因載體的構(gòu)建及轉(zhuǎn)因?？寺∷镜馗咝Ю没騫NGR91-2缺陷突變基因。獲得OsAKT1OsAKT1互作的蛋得響應(yīng)低鉀脅迫的水稻基因；克OsCIPKOsCBL家族的大部分基因。M8的基因克隆，完成轉(zhuǎn)基因回復(fù)實(shí)驗(yàn)；完成M8對氮、磷、鉀M8年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度FLAGOsSPX家族特異抗體。miR827和PSS1-PSS3基因在缺磷條件下的表達(dá)；克隆以上4cDNA;鑒定PSS1-PSS3的插入突變體并構(gòu)建PSS1-PSS3、miR827的各類超表達(dá)、啟動子報告基因載體。D基因組效率的差異進(jìn)行評價。1B、2A、2D、4B5B染色5QTL位點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步精細(xì)定位，通過回交發(fā)展這5QTL位點(diǎn)的近等基因系利用EcoTILLING、、TaPHR1在不同品種或遺傳材料間的單核苷酸變異200份水稻微核心種質(zhì)材料分別在和利用效率。對小麥矮稈基因Rht117個等位變異材料進(jìn)行根系發(fā)育和氮磷養(yǎng)分吸記輔助選擇方法將Rht117個等位

磷、鉀水平盆栽和大田實(shí)驗(yàn)。OsPHR2OsSPX2/3/4表達(dá)材料；獲得超表達(dá)OsSPX1/2/3TAPaFLAG基因材料；獲得特異的OsSPX1/2/3/4抗體。獲得PSS1-PSS3及miR827PSS1-PSS3的插入突變體；完成各類轉(zhuǎn)基因載體的構(gòu)建。揭示小麥D別鑒定出3-5效率高的種質(zhì)材料。1B、2A、2D、4B5B5QTLBC2系；鑒定出小麥氮磷吸收利用基因、、TaPHR110-15個200份水稻微核心種質(zhì)出氮磷高效和低效的水稻種質(zhì)材30份Rht1基因的各等位變異與根系發(fā)育和17Rht1BC1植年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度Rht1等位變異對株高和養(yǎng)分吸收利用的影響。QTL的玉米近等基因系(QTL-NIL)及其測QTLqTRL-4近等基因系及其測

株。初步確定控制玉米根系與氮效率2QTL及其遺傳效2個含有氮高效關(guān)鍵QTL回交改良群體（BC效吸收利用與高效性狀的生理過程。收利用QTL的供體親本對2個 15.從玉米中分離和克隆低磷誘導(dǎo)表（受體137PH6WC進(jìn)行回交改良選擇我國玉米生產(chǎn)上廣泛使用的10-12個雜交品種，在吉林和山東兩地，設(shè)置不同土壤氮素供應(yīng)水平處規(guī)律。利用芯片研究玉米正常供磷和低磷ZmWRKYb，ZmSPXa）和磷轉(zhuǎn)運(yùn)體克隆基因，構(gòu)建相應(yīng)的過量表達(dá)載體。運(yùn)用已建立的二維或三維根構(gòu)型定型和磷效率差異顯著的大豆遺傳材料根構(gòu)型性狀(

達(dá)的候選基因6個，并構(gòu)建好相應(yīng)的過量表達(dá)載體。構(gòu)型建成的生理及分子基礎(chǔ)。SCI5-61-2項(xiàng)。年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度化等)的影響。QTL的QTL的近等基因系材料。通過水系根系分泌物并做組分變化分析?；罨胀寥棱浤芰Φ奶镩g評估及鉀高效種質(zhì)材料篩選。OsNAR2.1互作蛋白進(jìn)行點(diǎn)突變分析并鑒定OsNAR2.1白間的作用位點(diǎn)；通過水稻芯片數(shù)據(jù)分析研究這些材料第 中相關(guān)基因表達(dá)，分析OsNAR2.1制或反饋調(diào)節(jié)的上下游信號基因；二 3.利用OsNRT2.3b超表達(dá)材料和RNAi材料分析OsNRT2.3基因的剪切產(chǎn)物（OsNRT2.3b）的生物學(xué)功能；年利用基因沉默和過量表達(dá)技術(shù)分析qNGR9基因功能。繼續(xù)克隆磷吸收相關(guān)突變基因；深入開展對OsPHF1相關(guān)的轉(zhuǎn)基因材料分

OsNRT2.3其在水稻中的生物學(xué)意義；qNGR9的生物學(xué)功能。探明磷吸收相關(guān)新基因的功能；明OsPHF1植物磷吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)途徑中發(fā)揮重OsPHF1結(jié)合的蛋白的編碼基因；明確ARL1的下游調(diào)控因的功能研究轉(zhuǎn)基因材料。明確OsAKT1在水稻鉀營養(yǎng)吸收中年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度展開功能研究；OsPHF1互作蛋白的OsPHF1的Promoter::GUS突變體庫；CHIPARL1對候選基因啟動子的結(jié)合；不定根發(fā)生新突變基因的功能研究轉(zhuǎn)基因。OsAKT1突變體、過表達(dá)和恢復(fù)雙分子熒光互補(bǔ)和免疫共沉淀的方OsAKT1與其互作蛋OsCIPK蛋白的互作關(guān)系。水稻M8進(jìn)行分子標(biāo)記輔助育種；研究新材料M8突變體在不同氮、磷、鉀水平下的代謝組學(xué)分析；開展新遺傳材料的基因定位分析；繼續(xù)大田篩選突變體材料，發(fā)展F2分離群體。水稻OsSPX家族之間互作遺傳材料發(fā)OsPHR2OsSPX2/3/4雙超表達(dá)材料磷濃度和OsPHR2磷信號下游基因與磷轉(zhuǎn)運(yùn)體表達(dá)變化；開展OsSPX1，OsSPX3，SPX2，SPX4互作蛋白研究。研究PSS1-PSS3的組織和亞細(xì)胞定位

的生理功能和作用機(jī)制；明確OsAKT1的互作調(diào)控蛋白和OsCIPK蛋白。M8與高產(chǎn)推廣品種雜交材料1-3M8的代謝組學(xué)分析；OsSPX家族之間互作遺傳材OsSPX2/3/4負(fù)調(diào)控OsPHR2介導(dǎo)的磷信號和磷轉(zhuǎn)運(yùn)OsSPX1和OsSPX3作蛋白基因；PSS1-PSS3miR827及啟動子報告基因載體的轉(zhuǎn)基因T0PSS1-PSS3在水PSS1-PSS3在水稻磷吸收方面miR827系。鑒定出小麥氮磷高吸收效率相關(guān)的2-32-3F2群體。1B、2A、2D、4B5B5個QTL位點(diǎn)的BC3或BC4代近等基因系。年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度代；培育PSS1-PSS3，miR827的各超表達(dá)材料在不同磷濃度下的表型以及磷吸收動力學(xué)參數(shù)。小麥材料，利用熒光標(biāo)記的cDNA-AFLP或轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)研究與高吸收效率或高利用效率相關(guān)的率品種或系配置遺傳分離群體。1B2A2D4B5B5個QTL位點(diǎn)植株進(jìn)行進(jìn)一步回交。、、TaPHR1的單核苷酸變異將具有優(yōu)異等位變異的株系或品種的聚合效應(yīng)。對上年篩選出水稻氮磷高效和低效

、、TaPHR12-3BC1植株。完成水稻OsPT2,OsPHF1,OsPHR2,OsNRT2.3五個基因在40份水稻材料中基因組序列測序，鑒定5個基因在40份核心種質(zhì)中等位變異。17Rht1等位變異的BC3株系。2-3個含有控制根QTL的遺傳效2QTL的BC2、BC3代群體。明確協(xié)同玉米氮素養(yǎng)分高效吸收篩選獲得用于進(jìn)一步研究的表現(xiàn)2-3個。核心種質(zhì)材料進(jìn)行大田重復(fù)驗(yàn)證，篩 15.得到轉(zhuǎn)基因玉米T0T1代，完成選出氮磷吸收利用效率最高和最低的材料各20OsPT2,OsPHR2,OsNRT2.3和OsNAR2.1基因序列設(shè)計(jì)引物，分別以這些氮磷效率極端高和極端低的材料基因組DNA為模板進(jìn)行擴(kuò)增、測序。14.17個Rht1等位變異

轉(zhuǎn)基因后代的分子檢測。玉米轉(zhuǎn)錄因子和磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白得到功能驗(yàn)證。1-2份。SCI8-10篇；申請專利2-33-4名、博士10-124-5年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度的BC1植株進(jìn)行進(jìn)一步回交。 名。QTL位點(diǎn)通過雜交和分子標(biāo)記輔助選擇引入不同生態(tài)類型的小麥主栽品種協(xié)同關(guān)系。4個候選的含有氮高效QTL位點(diǎn)的近等基因系及測交組合；通過分子標(biāo)記輔助選擇，將含有控制根系、氮吸收利用的主效QTL2同時鑒定氮效率相關(guān)指標(biāo)。10-12個玉米品種在不同土壤氮素供應(yīng)水平2-3個素吸收、利用和分配規(guī)律。將玉米候選轉(zhuǎn)錄因子基因ZmWRKYa，ZmWRKYb，ZmSPXaZmPHT1，ZmPHT2，ZmPHT3轉(zhuǎn)化酵母磷轉(zhuǎn)運(yùn)體缺陷突變體，驗(yàn)證磷轉(zhuǎn)運(yùn)體功能。應(yīng)磷有效性關(guān)鍵基因的克??；研究油菜聚合有不同磷高效特異年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度QTLQTL的近等基因系材料。利用超量表達(dá)AtPAP15的大豆轉(zhuǎn)基PAP15活化利用土壤有機(jī)磷的生理分子機(jī)制。選取磷效率差異較大的大豆遺傳材料，在砂培條件下研究其對難溶性磷活化利用能力的差異；在水培條件下收集根系分泌物，分析測定酸性磷酸酶活性和有機(jī)酸（蘋果酸、草酸和檸檬酸等）的組成，解析大豆活化難溶性磷的生理機(jī)制；進(jìn)行油菜控制磷響應(yīng)的H+和有機(jī)酸QTLs自交系、近等基因系。年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度OsNAR2.1IAA等實(shí)現(xiàn)對氮素利用和產(chǎn)量的影響。EMSOsNAR2.1、OsNRT2.3b超表達(dá)的材料中篩選OsNAR2.1、OsNRT2.3b率和產(chǎn)量構(gòu)成的候選關(guān)鍵基因。通過核磁共振（NMR，質(zhì)譜色譜（HPLC，GC）OsNRT2;3基因?qū)λ旧笃谥仓牦w內(nèi)代謝物質(zhì)或途徑的影響。第qNGR9互作蛋白并進(jìn)行功能研究。三5.完成磷吸收相關(guān)新基因功能載體的轉(zhuǎn)年OsPHF1互作蛋白的編碼基因的轉(zhuǎn)基因工作；篩選獲得OsPHF1的Promoter::GUS表達(dá)模式喪失的突變體庫，并發(fā)展F2群體；分析ARL1對下游基因的調(diào)控作用和新的不定根發(fā)生缺陷突變基因的功能分析。OsAKT1互作因子和鉀高效吸收RNAi稻材料；用雙電極電壓鉗技術(shù)檢測OsAKT1OsCIPK和OsCBL對OsAKT1對新得到的水稻突變體材料進(jìn)行基因

OsNAR2.1、OsNRT2.3b直接調(diào)控的參與水稻氮素信號途徑的基因；篩選到與qNGR9白。初步探明磷吸收轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)途徑的機(jī)OsPHF1運(yùn)體的調(diào)控機(jī)制；獲得與互作蛋白的編碼基因相關(guān)功能載析。ARL1對下游基因的作用獲得鉀營養(yǎng)相關(guān)基因的過量表達(dá)和RNAiOsAKT1互作因子OsCIPKOsCBL對OsAKT1的調(diào)控作用機(jī)制。OsSPXs磷信號途徑上的相互關(guān)系；探明OsSPX1和OsSPX3OsSPX2/4TAPa和FLAG控功能的轉(zhuǎn)基因材料。明確PSS1-PSS3miR827系及其在植物磷信號調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度克隆，完成轉(zhuǎn)基因回復(fù)實(shí)驗(yàn)和基因表磷、鉀水平盆栽和大田實(shí)驗(yàn)；繼續(xù)進(jìn)行分子標(biāo)記輔助育種。進(jìn)行不同磷梯度水培和土培試驗(yàn)；分OsSPXs需元素濃度、OsSPXs表達(dá)和磷信號基因變化；OsSPX1/2/3/4的互作蛋白功能研究。miR827超表達(dá)和突變體材PSS1基因的調(diào)控作用。通過定量

PSS1-3析。明確小麥高吸收效率或高利用效率QTL2QTL的小麥種質(zhì)。明確小麥各優(yōu)良等位變異對氮磷吸2PCR等檢測miR827和PSS1-PSS3的 9.鑒定水稻OsPT2,OsPHF1,上下游基因。利用F2群體和F3收效率或高利用效率相關(guān)基因的功

OsPHR2,OsNRT2.3和OsNAR2.1基因中影響氮磷效率的關(guān)鍵變異位點(diǎn)，獲得優(yōu)良等位基因。能，篩選兼具高吸收效率和高利用效 10.初步揭示小麥氮磷高效基因或率的重組株系。QTL位點(diǎn)的位點(diǎn)的聚合效應(yīng)。5個氮磷吸收基因的變異位點(diǎn)析，通過分子標(biāo)記輔助選擇將5個基因各自優(yōu)良等位變異進(jìn)行聚合。因與產(chǎn)量性狀形成的協(xié)同關(guān)系研究和氮磷高效高產(chǎn)種質(zhì)材料創(chuàng)制。

QTLs與產(chǎn)量性狀的協(xié)同關(guān)系。Rht1變異的近等基因系2-3個含有控制氮效率QTL的遺傳效應(yīng)。獲QTL代。高效與高產(chǎn)性狀生理過程的關(guān)鍵候選基因。初步得到磷高效的轉(zhuǎn)基因玉米材年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度料。Rht1不同等位變異對養(yǎng)分吸收利用效率的影響2-3個候選的含有氮高QTL位點(diǎn)的近等基QTL的回交改良系，同時鑒定氮效率相關(guān)指標(biāo)。PCR技術(shù)分析不同玉米基因型中參與玉米籽粒形成期根/相關(guān)基因的表達(dá)水平以及其他氮吸收利用相關(guān)生理代謝指標(biāo)。正常供磷和低磷條件下檢測玉米磷高效基因轉(zhuǎn)基因后代的生理表型鑒定（等。繼續(xù)進(jìn)行大豆調(diào)控根構(gòu)型響應(yīng)磷有效性關(guān)鍵基因的圖位克隆及研究油QTL近等對大豆不同基因家族（表達(dá)模式的調(diào)控；在此基礎(chǔ)上，選取在磷高效大豆根系表達(dá)量高的關(guān)鍵基因3-4個作為候選基因，進(jìn)行大豆轉(zhuǎn)化；繼續(xù)進(jìn)行油菜控制磷響應(yīng)的有機(jī)酸和酸性磷酸酶的重要QTL定位；

2-3份。SCI12-13篇,申請專利2-33-412-13名、5-6名。年研究內(nèi)容 預(yù)期目標(biāo)度繼續(xù)構(gòu)建根系高效活化吸收土壤鉀的遺傳材料。鑒定OsNAR2.1OsNRT2.3b調(diào)控氮素 1.明確OsNRT2;3基因、OsNAR2.1效率和產(chǎn)量構(gòu)成的候選關(guān)鍵基因的功能。OsNRT2;3

基因與激素的互作；明確qNGR9基因及其互作蛋白在水稻中的生物學(xué)功能。代謝組學(xué)分析，研究可能參與其功能 2.探明水稻中該反式作用因子的作用發(fā)揮的植物激素種類和信號途徑。第將qNGR9超表達(dá)材料與OsN