【摘要】：斑點(diǎn)葉突變體是在沒有任何病原體攻擊的情況下能夠自發(fā)出現(xiàn)典型壞死病斑的一類突變體。這些突變體通常伴隨著程序性細(xì)胞死亡(PCD)以及植物的防御反應(yīng)的激活,從而增強(qiáng)植株對(duì)多種病原體的抗病性。我們的研究發(fā)現(xiàn)spl40屬于一個(gè)新的斑點(diǎn)葉突變體,該突變體由水稻秈稻品種中鑒100經(jīng)EMS誘變而來。我們對(duì)該突變體進(jìn)行了表型鑒定、農(nóng)藝性狀考察、生理生化分析、抗性鑒定、遺傳分析與基因定位、功能互補(bǔ)驗(yàn)證與亞細(xì)胞定位。研究結(jié)果表明該突變體生理生化指標(biāo)發(fā)生改變,抗病性增強(qiáng),具體結(jié)論如下所示:1.spl40斑點(diǎn)葉突變體苗期葉尖開始出現(xiàn)斑點(diǎn),隨著植株的生長(zhǎng)在分蘗期時(shí)斑點(diǎn)逐漸覆蓋了整個(gè)葉片,并且在斑點(diǎn)以及斑點(diǎn)的周圍有明顯的細(xì)胞死亡,實(shí)驗(yàn)表明突變體葉片活性氧(ROS)清除系統(tǒng)的紊亂致使活性氧爆發(fā)。葉綠素含量的降低、重要的光合作用參數(shù)的顯著變化和光合作用相關(guān)基因表達(dá)下調(diào)使得植株的光合能力受損,最終導(dǎo)致相關(guān)農(nóng)藝性狀表現(xiàn)不佳。2.本研究對(duì)spl40斑點(diǎn)葉突變體接種了16個(gè)白葉枯病菌小種,其中有14個(gè)品種的白葉枯病病菌(稻黃單胞菌)表現(xiàn)出抗性增強(qiáng),最有可能是SA和JA信號(hào)基因的上調(diào)表達(dá),激活了SA和JA信號(hào)通路,但其確切機(jī)制尚待闡明。本研究的結(jié)果表明,與防御和PCD相關(guān)的基因表達(dá)上調(diào)與spl40突變體的抗病性增強(qiáng)和PCD的發(fā)生是相一致的,而spl40的光合能力和ROS動(dòng)態(tài)平衡受到損害。3.斑點(diǎn)葉的表型是由一個(gè)新的單隱性核基因控制�；蚨ㄎ唤Y(jié)合高通量測(cè)序分析表明Os05G0312000是最可能的候選基因,ORF開放閱讀框測(cè)序顯示,單堿基從C到T的單核苷酸改變導(dǎo)致了氨基酸殘基從亮氨酸轉(zhuǎn)變成苯丙氨酸。利用野生型中鑒100的等位基因進(jìn)行的功能互補(bǔ)研究表明,植物生長(zhǎng)后期的互補(bǔ)植株發(fā)生了類似的斑點(diǎn)表型。4.此外,突變體植株spl40~(NIP)的同一基因具有不同的突變,但表現(xiàn)出不同于spl40的斑點(diǎn)形狀的表型。spl40突變體基因Os05G0312000與擬南芥突變體reduced epidermal fluorescence 4(ref4)基因AT2G48110基因是的直系同源基因,AT2G48110最初也被認(rèn)為是隱性的,但突變體ref4的雜合植株的株高為中等高度和苯丙醇相關(guān)表型,表明這些突變是半顯性的。我們認(rèn)為表型是劑量依賴性的,由于表型多樣,基因座可能具有復(fù)雜的生物學(xué)功能,可能與基因型有關(guān),為了進(jìn)一步闡明這個(gè)機(jī)理,我們將突變體spl40的等位基因轉(zhuǎn)基因到野生型背景進(jìn)行互補(bǔ)實(shí)驗(yàn),并且spl40和spl40~(NIP)進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。5.亞細(xì)胞定位研究表明SPL40定位于細(xì)胞質(zhì)。SPL40在植物的大部分組織和不同的生長(zhǎng)階段均有表達(dá)。綜上所述,我們的數(shù)據(jù)表明,spl40是一個(gè)新的斑點(diǎn)葉突變體,對(duì)spl40斑點(diǎn)發(fā)生的研究有助于闡明植物程序性細(xì)胞死亡和相關(guān)的防御反應(yīng)變化的機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S511

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本文編號(hào)：2638060