本文選題：水稻　切入點：乙二醛酶　出處：《重慶大學》2016年博士論文

【摘要】：乙二醛酶I(glyoxalase I,GLYI)是乙二醛代謝途徑的重要組成部分。在各種生物體中,約有61個GLY I序列被鑒定和報道。在植物中,GLY I被證實與非生物脅迫有關。在水稻中約有11個GLY I基因家族成員,但關于水稻GLY I的功能研究尚未見報道。本研究應用反向遺傳學的手段,從水稻中克隆得到OsGLYI10基因。生物信息學分析表明,該基因編碼了209個氨基酸,第49-171位氨基酸為乙二醛酶Ⅰ(GlyoxalaseⅠ)保守結構域。同源性比對顯示,OsGLYI10基因在多種物種中(包括單子葉植物、雙子葉植物)均有高同源基因。對OsGLYI10基因的組織(器官)特異性及脅迫誘導表達結果顯示,OsGLYI10基因在粳稻品種日本晴成年植株各主要組織(器官)具有組成性表達,但在不同組織中差別明顯,葉片中表達量最高,其次為穎花。500 m M甘露醇、250m M氯化鈉、25m M氯化鋅處理均可誘導OsGLYI10表達水平升高,其中在25m M氯化鋅脅迫后最為明顯,其次為250m M氯化鈉、25m M氯化鋅,其基因表達水平分別為未誘導處理的3.6、2.6、2.2倍。以日本晴幼苗cDNA為模板,通過巢式PCR擴增,獲得了OsGLYI10目的片段,構建了過量表達載體PHB-OsGLYI10,通過農桿菌介導法,獲得了OsGLYI10過量表達的轉基因株系。選取了其中的3個株系進行表型分析,其基因表達水平及酶活性水平分別為野生型的1.8、3.5、8.3及1.1、1.3、1.4倍。田間農藝性狀測量結果顯示,過量表達株系結實率及單株產量顯著高于野生型日本晴,而其它農藝性狀無顯著差異,表明過量表達水稻OsGLYI10基因可以通過提高水稻結實率進而提高水稻產量。幼苗耐逆性分析表明,水稻OsGLYI10基因具有增強水稻耐逆性的功能。過量表達株系幼苗對氯化鈉、氯化鋅和甘露醇的耐逆性增強;在不同濃度的脅迫處理中,過量表達株系幼苗的生長狀況均好于野生型;在20m M Na Cl的土壤中生長50天的,野生型完全枯死,過表達株系生長情況明顯優(yōu)于野生型;將各株系葉盤浸泡在高濃度Na Cl溶液中,過表達株系的葉綠素含量也極顯著地高于野生型。在逆境脅迫下,OsGLYI10過量表達的轉基因株系體內甲基乙二醛(methylglyoxal、MG)、丙二醛(MDA)含量明顯低于野生型日本晴,并且隨著基因表達量的增高而降低。表明OsGLY I10賦予了水稻催化甲基乙二醛與谷胱甘肽縮合反應的能力,從而降低了逆境脅迫對水稻植株構成的傷害。木葡聚糖內糖基轉移酶/水解酶(xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase,XTH)在雙子葉植物細胞細胞壁(類型Ⅰ細胞壁)形成中具有重要作用。原來通常認為,在水稻等單子葉植物(類型Ⅱ細胞壁)中,XTHs的含量不會很豐富,但隨著水稻全基因組測序得以完成,發(fā)現(xiàn)水稻中共有29個基因編碼水稻XTH(OsXTH),接近于擬南芥中的At XTH基因數量(33個),并發(fā)現(xiàn)大多數的OsXTH的基因實際上都被轉錄。但其具體功能尚不清楚。本文選擇水稻OsXTH19進行了研究。通過分析OsXTH19基因的組織(器官)特異性及脅迫誘導表達。結果顯示,OsXTH19基因在粳稻品種日本晴成年植株各主要組織(器官)具有組成性表達,但在不同組織中均有不同程度的表達。IAA、GA3等激素誘導使OsXTH19基因的表達量增加,其中IAA誘導表達最為明顯。應用農桿菌介導法,獲得了OsXTH19過量表達的轉基因株系,并與野生型日本晴比較,進行表型分析。結果顯示,OsXTH19過表達株系在正常生長情況下,生長速度快于野生型,對GA3、IAA的響應強度強于野生型,表明這個基因與植物生長有關。在鹽脅迫下,OsXTH19過表達株系的生長情況明顯好于野生型,其丙二醛(MDA)含量低于野生型,表明OsXTH19基因的過量表達可以提高水稻的耐鹽性。OsXTH19過表達株系莖桿的纖維素、半纖維素、硅含量、莖桿拉斷力顯著(或極顯著)地低于野生型(WT),并與OsXTH19基因表達水平呈負相關。表明OsXTH19基因的過量表達,降低了細胞壁主要成分并使細胞壁松弛,從而導致莖桿拉斷力降低。石蠟切片結果顯示,其內部形態(tài)結構沒有明顯改變。這些結果提示,OsXTH19可能在水稻細胞壁構建或重塑過程中可能發(fā)揮細胞壁水解酶的作用。
[Abstract]:The gene expression level of OsGLYI10 gene was higher than that of wild type Japan . The results showed that OsGLYI10 gene encodes 209 amino acids . The results showed that OsGLYI10 gene encodes 209 amino acids . The results showed that OsXTH19 overexpression could increase the expression of OsXTH19 gene . The results showed that OsXTH19 gene was significantly better than wild type .

【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q943.2

【參考文獻】

相關期刊論文 前9條

1 彭玲;曾江寧;黃偉;陳全震;劉晶晶;;厚殼貽貝抗氧化酶活性和脂質過氧化物含量對Cd和Aroclor 1254脅迫的響應[J];生態(tài)學雜志;2015年03期

2 毛曉霞;;石蠟切片制作方法的改良[J];安徽農學通報;2013年08期

3 張黎;牛向麗;張惠瑩;劉永勝;;水稻木葡聚糖內糖基轉移酶基因OsXTH11過表達的作用分析[J];中國農業(yè)科學;2012年16期

4 顧瑞軒;曲春浦;劉關君;戴紹軍;魏志剛;那守海;;西伯利亞蓼乙二醛酶Ⅱ基因的克隆與表達模式分析[J];安徽農業(yè)科學;2011年18期

5 戴偉民,張克勤,段彬伍,孫成效,鄭康樂,蔡潤,莊杰云;測定水稻硅含量的一種簡易方法[J];中國水稻科學;2005年05期

6 劉文奇,陳旭君,徐曉暉,凌建群,郭澤建;ERF類轉錄因子OPBP1基因的超表達提高煙草的耐鹽能力[J];植物生理與分子生物學學報;2002年06期

7 劉強,趙南明,K.Yamaguch-Shinozaki,K.Shinozaki;DREB轉錄因子在提高植物抗逆性中的作用[J];科學通報;2000年01期

8 張憲政;植物葉綠素含量測定——丙酮乙醇混合液法[J];遼寧農業(yè)科學;1986年03期

9 吳雄文;;乙二醛酶Ⅰ的多態(tài)現(xiàn)象及其與疾病的關系[J];國外醫(yī)學(分子生物學分冊);1986年02期

，

本文編號：1681992