【摘要】：富含脯氨酸和甘氨酸蛋白基因(GPRPs)廣泛地存于各種植物中。很多研究結(jié)果表明,GPRPs在植物的生長發(fā)育和逆境適應(yīng)可能扮演著重要的角色。但是,此類基因在水稻中的相關(guān)研究尚未見報道。本研究利用生物信息學(xué)的手段,對水稻OsGPRPs啟動子順式作用元件及其組織表達(dá)特性進(jìn)行了分析;獲得了OsGPRP敲除和RNAi轉(zhuǎn)基因植株,分析了敲除后代的突變類型;并對轉(zhuǎn)基因純合突變體進(jìn)行了表型鑒定。主要結(jié)果如下:1.在Os GPRP1,2,3共發(fā)現(xiàn)了8個與非生物脅迫相關(guān)的元件,7個與激素相關(guān)的元件和4個其他元件。各種類型元件的數(shù)量和種類在不同基因之間均有一定的差異。OsGPRP2和OsGPRP3都含有豐富的胚乳表達(dá)調(diào)控元件。2.3個OsGPRPs在水稻不同組織部位中的表達(dá)存在差異。OsGPRP1在各組織部位均有表達(dá),為組成型表達(dá)模式;OsGPRP2的表達(dá)量在授粉后3天的種子中特異表達(dá);OsGPRP3在開花后的10天種子中表達(dá)量最高。3.OsGPRP3單基因突變轉(zhuǎn)基因材料已獲得T_1代純合植株。其中單堿基A插入型13株,單堿基T插入型18株,大片段103bp缺失型4株,兩堿基缺失型3株,單堿基缺失型1株。所有轉(zhuǎn)基因材料均已在加代繁殖中。構(gòu)建了水稻OsGPRPs-CRISPR三基因敲除載體,轉(zhuǎn)化中花11,獲得了60株T_0代轉(zhuǎn)基因陽性植株。其中OsGPRP1,2,3三基因突變轉(zhuǎn)基因植株4株,OsGPRP1,3兩基因突變轉(zhuǎn)基因植株2株,OsGPRP2,3兩基因突變轉(zhuǎn)基因植株6株,OsGPRP3單基因突變轉(zhuǎn)基因植株2株。4.測量及比較OsGPRP3單基因敲除純合突變體和野生型的穗長與千粒重,結(jié)果發(fā)現(xiàn),突變體的穗長和千粒重與野生型沒有明顯的差異。種子萌發(fā)實驗結(jié)果顯示:突變體相對于野生型,其萌發(fā)率顯著降低14%-40%。OsGPRP3在植物的生長發(fā)育過程中發(fā)揮著作用。5.對三葉期的OsGPRP3單基因敲除純合突變體和野生型干旱處理7天,發(fā)現(xiàn)突變體的枯萎程度較野生型更為嚴(yán)重;對其進(jìn)行恢復(fù)處理,突變體的成活率較野生型降低了36%-74%,具有顯著差異,表明OsGPRP3在水稻應(yīng)對干旱脅迫過程中,可能發(fā)揮著重要的作用。6.獲得了OsGPRP1-RNAi陽性植株55株,表達(dá)顯著下調(diào)的共54株;OsGPRP2-RNAi陽性植株23株,表達(dá)顯著下調(diào)的共7株;OsGPRP3-RNAi陽性植株15株,表達(dá)顯著下調(diào)的共5株。為后續(xù)研究提供了相關(guān)的重要實驗材料。本研究初步表明OsGPRPs在干旱脅迫過程中具有重要的作用。同時獲得的OsGPRP3單基因敲除植株,兩基因敲除植株,三基因敲除植株和RNAi植株,為進(jìn)一步研究OsGPRPs在水稻非生物脅迫中的功能,提供了良好的遺傳材料。
【圖文】：

圖 2.1 OsGPRP 家族基因的 CRISPR/Cas9 靶點示意圖Figure2.1 Sites within a non-conserved region of the first exon of OsGPRP targeted by theCRISPR-Cas9 system注：左邊和右邊白色方框代表 5'和 3'端非編碼區(qū)；黑色方框代表 CDS 序列；實線代表內(nèi)含子；虛線代表敲除靶點處

OsGPRP2 和 OsGPRP3 在種子中的表達(dá)量最高，說明它們在種子發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。圖3.1 水稻不同組織的總RNA凝膠電泳檢測Figure 3.1 The gel electrophoretogram detection for RNA in various rice tissues
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q943.2;S511

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本文編號：2594446