水稻品種HT54的抗高溫鑒定及抗高溫候選基因OsHTAS的功能分析.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展和二氧化碳排放量的逐年增加，高溫?zé)岷Φ陌l(fā)生頻率日趨頻繁，嚴(yán)重時導(dǎo)致農(nóng)作物大面積減產(chǎn)和產(chǎn)品品質(zhì)下降。面對這樣的栽培逆境，如何穩(wěn)定和提高作物產(chǎn)量，確保農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和糧食安全，已成為農(nóng)業(yè)科技領(lǐng)域迫切需要解決的重大科研課題。水稻是最重要的糧食農(nóng)作物，全球有一半以上的人口以水稻為主食。因此，在全球平均氣溫逐年上升的背景之下，我們迫切需要解決水稻耐高溫的難題，這對我國糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。
　　 本研

2、究以廣東省農(nóng)科院水稻所鐘旭華研究員篩選并提供使用的水稻抗高溫地方品種HT54和感高溫品種HT13及其雜交F2代為材料，于花期進行不同溫度處理，試圖建立適合本實驗的水稻成株期抗高溫鑒定程序，并在此基礎(chǔ)上分析該水稻品種苗期與成株期抗高溫特性是否具有關(guān)聯(lián)性。水稻基因OsHTAS是本實驗室前期對HT54進行抗高溫性狀進行遺傳分析和基因定位時定位出的抗高溫候選基因(魏荷博士學(xué)位論文，2011)，以此基因為研究對象，運用現(xiàn)代生物學(xué)手段分析了它的生物

3、學(xué)功能。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.水稻成株期高溫鑒定:以結(jié)實率作為水稻成株期抗高溫特性的衡量指標(biāo)，對水稻耐熱材料HT54，感高溫材料HT13，以及對照材料MH63，珍秈97，兩優(yōu)0293等在花期進行了38℃，39℃，40℃，41℃，42℃，45℃等不同溫度梯度的高溫處理，開花后用紅油漆標(biāo)記，水稻灌漿后統(tǒng)計結(jié)實率。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各個水稻品種的結(jié)實率均隨著溫度的升高而逐漸下降，但與對照相比，在38℃高溫處理時HT54的結(jié)實

4、率下降幅度最小，且結(jié)實率仍在70％以上，而其它品種結(jié)實率均在70％以下，其中HT13的結(jié)實率下降幅度最大，從92.6％下降到12.8％。這說明水稻品種HT54在成株期仍具有抗高溫的特性，另外，本研究最終確定了水稻全生育期抗高溫特性成株期鑒定程序為:開花期進行38℃高溫處理6h，相對濕度為75％，灌漿結(jié)實后統(tǒng)計結(jié)實率，以結(jié)實率是否高于70％作為鑒定指標(biāo)。
　　 2.水稻成株期與苗期抗高溫特性的關(guān)聯(lián)性分析:本研究對水稻品種HT54和

5、HT13的雜交F2代材料進行了38℃，39℃高溫處理，并統(tǒng)計結(jié)實率，同時對每株F2代材料進行基因型鑒定，發(fā)現(xiàn)基因型與表現(xiàn)型鑒定結(jié)果并不一致，因此本實驗無法驗證出水稻品種HT54苗期與成株期抗高溫的特性是否具有關(guān)聯(lián)性。
　　 3.基因OsHTAS的功能分析:亞細(xì)胞定位實驗發(fā)現(xiàn)OsHTAS與黃色熒光蛋白融合表達于細(xì)胞膜，說明OsHTAS基因編碼一種膜蛋白;半定量表達分析表明在45℃處理6小時處理后，基因OsHTAS的表達量在水稻HT

6、54中為上調(diào)，而在HT13中表現(xiàn)為下調(diào)。本實驗室前期基因定位結(jié)果確定抗高溫基因OsHTAS為鋅指蛋白基因(魏荷博士學(xué)位論文，2011)，與本研究的結(jié)果相符?；騉sHTAS對酵母細(xì)胞轉(zhuǎn)化的試驗也表明，轉(zhuǎn)化了基因OsHTAS的酵母經(jīng)高溫處理后明顯比對照恢復(fù)生長的能力強，初步證實基因OsHTAS有助于細(xì)胞抵御高溫脅迫的傷害。
　　 綜上所述，本研究從農(nóng)藝性狀上鑒定了水稻成株期的抗高溫特性，從分子水平上初步分析了OsHTAS基因的生物