本文關鍵詞：水稻葉片早衰基因OsPLS2的圖位克隆及其功能分析

  更多相關文章： 水稻 OsPLS2 葉片早衰 活性氧 脫落酸 基因定位 基因功能

【摘要】：葉片衰老是葉片生長發(fā)育的最終階段,同時也是植物適應環(huán)境的重要表現(xiàn)。水稻等主要糧食作物的功能葉片在灌漿結(jié)實期提前衰老,縮短了葉片的生理功能期和籽粒充實時間,減少了葉片中光合產(chǎn)物向籽粒的運輸,最終導致結(jié)實率降低,空秕率增加,糧食產(chǎn)量減產(chǎn)及品質(zhì)性狀(堊白和整精米率等)變差等。因此,研究葉片衰老生理特征及分子機制,對于調(diào)控葉片衰老起始和進程,提高作物產(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)具有重要意義。本課題組利用EMS誘變秈稻恢復系浙恢7954獲得葉片早衰突變體ospls2 (Qryza sativa premature leaf senescence 2, ospls2)本研究從生理生化,組織細胞以及分子等角度對該突變體進行了系統(tǒng)研究。主要結(jié)果如下：1.突變體ospls2的主要農(nóng)藝性狀突變體ospls2葉片葉尖在分蘗期便開始出現(xiàn)銹色斑點,隨后向葉基部蔓延,導致整張葉片呈棕褐色,最后枯死。與野生型相比,ospls2突變體的結(jié)實率、千粒重和每穗粒數(shù)都極顯著下降,造成嚴重減產(chǎn)。2.突變體ospls2對外源H202和ABA的響應用80 mM H202和0.25μM ABA處理突變體ospls2和7954野生型幼苗的實驗表明,突變體植株生長受到更嚴重的抑制。H202處理后,突變體比7954對照的株高極顯著下降27.44%。處理后的突變體比其未處理ospls2株高和根長分別下降51.74%和51.26%。ABA處理后,突變體比7954對照的株高和根長分別極顯著下降19.08%和20.08%。用高濃度150 mM H202和500 μM ABA處理突變體ospls2和7954成熟期離體葉片的研究表明,處理后離體葉片加速衰老,且突變體ospls2的葉片衰老更加明顯。3.突變體ospls2葉片早衰相關的分子水平分析對成熟期突變體ospls2和7954野生型葉片中ABA合成和代謝相關基因的表達分析表明, ospls2葉片中ABA合成相關基因OsNCED1, OsNCED3, OsNCED4和OsNCED5的表達量都極顯著高于7954野生型,且ABA分解相關基因ABAox2和ABAox3的表達量極顯著低于7954野生型,導致ospls2葉片中內(nèi)源ABA含量過高,加速葉片衰老,同時對外源ABA也更敏感。野生型7954和ospls2突變體植株成熟期劍葉中衰老相關基因的相對表達量分析表明,與野生型7954相比,ospls2突變體葉片中衰老相關基因SGR、Osh36、 OsI85、OsI57和調(diào)控ABA信號途徑的OsNAP基因的表達量都顯著增加,說明ospls2突變體植株內(nèi)衰老相關基因的相對表達量已遠高于野生型,葉片衰老進程更快,衰老生理生化反應更劇烈。4.OsPLS2定位及候選基因的確定和功能驗證利用ospls2/02428的F2代群體作為定位群體,將OsPLS2定位在第3號染色體的RM15363和RM15361標記之間。通過對候選基因進行測序,發(fā)現(xiàn)在LOC_Os03g38990的ORF區(qū)域發(fā)生了一個堿基G突變成A,進而造成該基因成熟mRNA的剪切發(fā)生變化,氨基酸編碼區(qū)發(fā)生移碼突變。并由遺傳互補實驗證實了突變體ospls2早衰表型確實是由于基因OsPLS2突變引起。結(jié)合OsPLS2基因注釋以及其氨基酸序列分析,初步認為OsPLS2蛋白屬于UFP1類似蛋白。OsPLS2基因的亞細胞定位研究表明,該基因主要在細胞質(zhì)內(nèi)和質(zhì)膜上表達,這與前人對UPF1的表達主要集中在細胞質(zhì)內(nèi)的結(jié)論相符,為后期深入研究該基因的功能提供了研究方向。
【關鍵詞】：水稻 OsPLS2 葉片早衰 活性氧 脫落酸 基因定位 基因功能
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S511
【目錄】：

• 致謝6-7
• 摘要7-9
• Abstract9-13
• 1 文獻綜述13-28
• 1.1 植物衰老概述13-14
• 1.2 葉片衰老過程及假說14-18
• 1.2.1 葉片衰老過程14-16
• 1.2.1.1 衰老起始與糖誘導作用14-15
• 1.2.1.2 衰老衰退與物質(zhì)降解15-16
• 1.2.2 植物衰老假說16-18
• 1.3 葉片衰老的生理生化特征18-20
• 1.3.1 葉綠素的降解和光合功能衰退18
• 1.3.2 蛋白質(zhì)水解18-19
• 1.3.3 碳水化合物的變化19
• 1.3.4 ROS累積及其清除系統(tǒng)19-20
• 1.4 影響葉片衰老的因素20-26
• 1.4.1 影響葉片衰老的內(nèi)因20-24
• 1.4.2 影響葉片衰老的外因24-26
• 1.5 本研究的目的意義26-28
• 2 實驗材料與方法28-36
• 2.1 水稻材料28
• 2.2 組織化學染色28-29
• 2.3. 外源H_2O_2和ABA處理29
• 2.4 植物組織動態(tài)取樣29-30
• 2.5 總RNA提取方法30
• 2.6 RNA的逆轉(zhuǎn)錄30
• 2.7 qRT-PCR方法30-31
• 2.8 SSR標記分析31-32
• 2.9 遺傳圖譜構(gòu)建32
• 2.10 候選基因的確定與測序32
• 2.11 OsPLS2基因功能互補載體及亞細胞定位載體構(gòu)建32-33
• 2.12 水稻遺傳轉(zhuǎn)化33-34
• 2.13 轉(zhuǎn)基因植株表型鑒定及分子檢測34
• 2.14 亞細胞定位34-35
• 2.15 OsPLS2蛋白氨基酸序列分析35-36
• 3 結(jié)果與分析36-52
• 3.1 ospls2的主要農(nóng)藝性狀36
• 3.2 ospls2的組織化學染色分析36-38
• 3.3 外源H_2O_2對突變體ospls2幼苗期生長發(fā)育及離體葉片的影響38-39
• 3.4 外源ABA對突變體ospls2幼苗期生長發(fā)育及離體葉片的影響39-42
• 3.5 遺傳分析及候選基因測序及序列比對分析42-45
• 3.5.1 早衰突變體ospls2的遺傳分析42-43
• 3.5.2 早衰突變基因OsPLS2的定位43-44
• 3.5.3 早衰突變基因OsPLS2的測序及序列對比分析44-45
• 3.6 轉(zhuǎn)基因植株的表型分析及分子鑒定45-48
• 3.7 OsPLS2的時空表達模式48
• 3.8 OsPLS2的亞細胞定位48-49
• 3.9 OsPLS2蛋白的氨基酸序列分析49-50
• 3.10 衰老相關基因的表達分析50-52
• 4 討論52-55
• 5 主要結(jié)論與展望55-57
• 參考文獻57-69

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本文編號：542788