【摘要】：水稻是人類賴以生存的重要糧食作物之一,但其種植環(huán)境呈日益惡化的趨勢(shì),如遭受生物脅迫和非生物脅迫。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中,水稻已經(jīng)產(chǎn)生了一系列響應(yīng)逆境脅迫的機(jī)制,水稻中的熱激轉(zhuǎn)錄因子(Heat shock transcription factor,HSF)位于脅迫響應(yīng)基因表達(dá)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)鏈的末端,可以特異性地結(jié)合高度保守的熱激元件(Heat shock element,HSE)5’-nGAAn-3’,進(jìn)而與其他轉(zhuǎn)錄因子聚集共同形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體來調(diào)控?zé)峒さ鞍?Heat shock protein,HSP)和抗逆相關(guān)基因的表達(dá)。本論文從以下三方面研究了水稻體內(nèi)的熱激轉(zhuǎn)錄因子OsHsf18的功能:分析了OsHsf18在抗非生物脅迫中的功能;研究了OsHsf18在抗病反應(yīng)中的作用;對(duì)OsHsf18過量表達(dá)(OsHsf18-OX)植株在高溫處理后進(jìn)行了RNA-Seq和CHIP-Seq檢測(cè)、分析與驗(yàn)證。主要結(jié)果如下:1.鑒定并獲得了穩(wěn)定遺傳的OsHsf18-OX和OsHsf18-RNAi轉(zhuǎn)基因株系。2.對(duì)OsHsf18-OX/RNAi株系和野生型日本晴(Nipponbare,NPB)進(jìn)行高溫、干旱、高鹽和低溫逆境處理后,OsHsf18基因能被以上非生物脅迫誘導(dǎo)表達(dá),且OsHsf18-OX植株提高了對(duì)上述非生物脅迫的抗性,說明OsHSF18正調(diào)控植物的抗逆性。3.對(duì)OsHsf18-OX/RNAi株系和野生型NPB進(jìn)行稻瘟病菌接種,接種后OsHsf18-OX植株中抗病相關(guān)基因PR1a、PR10和WRKY45的表達(dá)量明顯低于野生型,且其病斑比OsHsf18-RNAi株系和野生型NPB兩種材料都大,而OsHsf18-RNAi植株發(fā)病程度最低,且接種后植株體內(nèi)PR1a、PR10和WRKY45的表達(dá)量高于野生型。4.對(duì)OsHsf18-OX/RNAi株系和野生型NPB進(jìn)行白葉枯菌接種,接種后OsHsf18-OX植株體內(nèi)抗病相關(guān)基因PR2和WRKY45的表達(dá)量顯著高于野生型,且其病斑最小,OsHsf18-RNAi植株發(fā)病程度最嚴(yán)重,且PR2和WRKY45的表達(dá)量低于野生型,病株葉片上的菌落數(shù)統(tǒng)計(jì)也證明OsHsf18-OX體內(nèi)的白葉枯病菌數(shù)最少,野生型次之,RNAi植株體內(nèi)最多。5.對(duì)OsHsf18-OX材料進(jìn)行42℃高溫處理,以未處理的OsHsf18-OX材料作為對(duì)照進(jìn)行RNA-Seq和CHIP-Seq,RNA-Seq獲得了6024個(gè)上調(diào)差異表達(dá)基因,6927個(gè)下調(diào)差異表達(dá)基因,CHIP-Seq中獲得4447個(gè)上調(diào)Peak相關(guān)基因,2243個(gè)下調(diào)Peak相關(guān)基因,結(jié)合二者的Pathway顯著性富集分析,預(yù)測(cè)OsHsf18調(diào)控?zé)崦{迫響應(yīng)的基因主要參與植物-病原體相互作用、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、乙醛酸和二羧酸代謝、抗壞血酸代謝等通路。為了驗(yàn)證上述結(jié)果,我們通過RT-qPCR隨機(jī)挑選了多個(gè)基因做驗(yàn)證,結(jié)果表明植物-病原體相互作用、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、乙醛酸和二羧酸代謝、抗壞血酸代謝等通路途徑基因參與了OsHsf18調(diào)控水稻抗生物脅迫和非生物脅迫反應(yīng)。
【圖文】：

WT OX4-3 OX5-4 OX12-1圖 2.1 OsHsf18-OX 轉(zhuǎn)基因幼苗潮霉素抗性鑒定Fig. 2.1 Identication of Hygromycin resistance of OsHsf18-OX transgenic seedlings注：OX4-3、OX5-4 和 OX12-1 是 3 個(gè)不同的轉(zhuǎn)基因過表達(dá)株系WT RNAi2-5 RNAi5-8 RNAi18-1圖 2.2 OsHsf18-RNAi 轉(zhuǎn)基因幼苗 Basta 抗性鑒定

WT OX4-3 OX5-4 OX12-1圖 2.1 OsHsf18-OX 轉(zhuǎn)基因幼苗潮霉素抗性鑒定Fig. 2.1 Identication of Hygromycin resistance of OsHsf18-OX transgenic seedlings注：OX4-3、OX5-4 和 OX12-1 是 3 個(gè)不同的轉(zhuǎn)基因過表達(dá)株系
【學(xué)位授予單位】：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S511

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2640757