大豆GmGRP1基因功能及其对铝胁迫应答机制的研究

Soybean is an important crop for food, oil and forage. However, soil acidification was increased by adverse environment and acid fertilizer application, which causing aluminum and other metal ion toxicity on soybean production, the increasing impact of aluminum toxicity necessitates introduction of aluminum-resistance into soybean crops. This project aims to systematically study the significance of GmGRP1 gene in aluminum tolerance. By using the methods of molecular biology, physiology, transgenic technology, and phenotype identification, the characteristics of GmGRP1 expression, and the effect of GmGRP1 expression regulation on plant growth and root physiological activity under aluminum stress will be elucidated. Meanwhile, the effects of aluminum stress and auxin on the expression pattern of GmGRP1 promoter will be analyzed. According to our research, our findings could provide the new candidate genes that can be further adopted to promote the aluminum tolerance of the soybean varieties. In addition, it could also help to illustrate the functions of the cell wall structure proteins in the aluminum tolerance and broaden our views on the mechanism of aluminum tolerance.

大豆是重要的粮油饲兼用作物。近年，由于不良环境造成的酸雨沉降以及大量酸性化肥的施用，加剧了土壤的酸化，导致铝等金属离子毒害对大豆生产造成危害，对大豆品种的耐铝性提出了更高要求。本项目拟对大豆GmGRP1基因在植物耐铝性中的作用开展系统研究，通过分子生物学、生理学、转基因技术和表型鉴定等研究手段，阐明铝胁迫下GmGRP1的表达特性，明确GmGRP1表达调控对植物生长（地上部分和地下部分）和根系生理活动的影响。同时分析铝胁迫、生长素对GmGRP1启动子表达特性的影响，为深入分析其表达调控机制提供基础。通过本项目的研究，一方面可为大豆耐铝育种提供新的候选基因，对提高大豆品种的抗铝能力具有积极的促进作用；另一方面可进一步明确细胞壁结构蛋白在大豆耐铝性中的作用和机制，加深植物耐铝分子机制的认识。

大豆是重要的粮油饲兼用作物。近年来，由于不良环境造成的酸雨沉降以及农业生产中大量酸性化肥的施用，加剧了土壤的酸化，导致铝等金属离子毒害对大豆生产造成危害，这一问题在我国南方大豆产区较为严重，因此，对大豆品种的耐铝性提出了更高要求。本项目对大豆GmGRPL基因在植物耐铝性中的作用开展系统研究，克隆获得了大豆GmGPRL基因，明确了GmGRPL能够减轻根中铝的积累，降低丙二醛的含量，以及O2-和H2O2活性氧的含量，从而提高根系对铝的耐性。发现铝毒对根系伸长的抑制作用中，GmGRPL能够通过下调IAA合成途径中TAA1基因以及乙烯其合成途径中ACO基因的表达，进而降低IAA和乙烯的含量，最终降低铝毒对根系伸长的抑制。分析了铝胁迫、生长素对GmGRPL启动子表达特性的影响，获得了大豆根特异性启动子，为大豆根系的研究提供了重要手段。筛选获得了GmGRPL定点敲除突变体，为进一步在大豆全株中的耐铝研究提供了重要材料。