柱花草SgNramp1和SgNramp2基因克隆与表达分析

为了探究植物天然抗性相关巨噬蛋白（Nramp）在金属元素吸收、转运和分配等方面的重要作用，本研究以柱花草（Stylosanthes guianensis）为材料，采用PCR方法克隆了柱花草SgNramp1/2基因，并分析了该基因的表达模式。结果表明：SgNramp1和SgNramp2基因全长分别为1 654 bp和1 716 bp，且均含有12个跨膜结构域。基因表达分析发现，SgNramp1在柱花草根部的表达高于叶部，而SgNramp2则在叶中特异性表达；金属元素缺乏和过量胁迫对SgNramp1/2基因表达的影响有所差异，缺锰（-Mn）处理抑制了SgNramp1/2基因在根和叶中的表达，而缺铁（-Fe）处理则增强了SgNramp2基因在叶中的表达，但抑制了其在根中的表达，SgNramp1/2基因在根和叶中的表达至少受到一种元素过量胁迫的影响。此外，金属镉（Cd）处理均增强了SgNramp1/2基因在柱花草根中的表达，而铝（Al）和镧（La）处理抑制了SgNramp1基因的表达，但增强了SgNramp2基因的表达。本研究结果表明SgNramp1/2基因可能参金属离子的转运。     

柱花草根系分泌物对缺磷胁迫的响应分析

为探索柱花草(Stylosanthes guianensis)根系分泌物对缺磷胁迫的响应，本研究以‘热研5号’柱花草为材料，通过水培试验，分析了正常供磷(+P)和缺磷(-P)处理对柱花草生长及根系分泌物的影响。结果表明，相对于+P处理，-P处理显著降低了柱花草植株干重和全磷含量。随后，代谢组共检测到101个根系分泌代谢物，可被分为有机酸、氨基酸、类黄酮、糖及醇类等七类，其中-P与+P处理间的差异累积代谢物25个。属于有机酸的咖啡酸、1-氨基环丙烷-1-羧酸和α-酮戊二酸在-P处理下的分泌量显著增加，且其中α-酮戊二酸对磷酸铝具有较强的溶解能力。此外，荧光定量PCR分析发现，柱花草根系中参与α-酮戊二酸合成的柠檬酸脱氢酶基因SgICDH在-P处理下的表达量显著增加。因此，柱花草根系通过上调SgICDH基因的表达，促进α-酮戊二酸的合成与分泌，从而增强对难溶性磷的活化利用，以适应缺磷胁迫。     

大叶山蚂蝗叶片响应缺磷胁迫的脂质代谢组分析

为分析大叶山蚂蝗对缺磷胁迫的响应，在水培条件下对其进行正常供磷（+P）和缺磷（-P）处理，并检测干重、磷含量及叶片脂质的变化。结果发现，-P处理10 d后，大叶山蚂蝗的地上部干重和磷含量显著降低。随后，对叶片的脂质组分析共鉴定到240个脂质，其中-P与+P处理间的差异脂质82个（上调43个，下调39个）。-P处理上调的脂质均不含磷，包括38个糖脂、3个甘油脂和2个固醇脂。而-P处理下调的脂质均为磷脂，包括14个磷脂酰乙醇胺、8个磷脂酰甘油，6个磷脂酰肌醇，5个磷脂酸，3个磷脂酰丝氨酸，1个磷脂酰胆碱，1个溶血磷脂酰胆碱，1个磷脂酰乙醇。本研究结果揭示了以不含磷的脂质替代磷脂是大叶山蚂蝗叶片适应缺磷胁迫的机制之一。     

发根农杆菌介导的细茎柱花草毛状根转化体系的建立

细茎柱花草(Stylosanthes gracilis)是圭亚那柱花草(S.guianensis)的野生近缘种，具有茎秆直立、种子落粒性低、抗旱能力较强等特点。为开发一种高效的细茎柱花草毛状根转化体系，本研究以细茎柱花草子叶节为外植体及4个发根农杆菌为供试菌种，探索菌液浓度、侵染时间、共培养时间对毛状根转化效率的影响。结果表明MSU440为诱导毛状根发生的最优菌株，诱导率为88.3%。其中，该菌株诱导毛状根产生的最佳条件为菌液浓度OD600=0.3、侵染时间为15 min、共培养4 d,转化效率达34.72%。同时，获得的转基因材料通过聚合酶链式反应(PCR)和蛋白质免疫印迹(Western blot)分子鉴定方式，证实了外源基因已整合到细茎柱花草毛状根的基因组中。因此，本研究成功建立了一种细茎柱花草的毛状根转基因体系。