RNA編輯在水稻響應(yīng)H2O2脅迫下的作用機(jī)制和初步探討.pdf

1、對(duì)大多數(shù)中國人來說，稻米是非常重要的食品，同時(shí)在中國被認(rèn)為是戰(zhàn)略商品。從歷史角度講，它在保障食品安全上起著很重要的作用。我國人均淡水資源只有2200M3，只有世界平均水平的1/4，而水稻是主要的水資源消耗者，在超過65％的中國稻田里，干旱是最重要的限制水稻產(chǎn)量的因素之一。研究水稻的抗旱機(jī)制，培育節(jié)水抗旱品種顯得極為重要。研究水稻抗ROS能力是研究水稻抗旱機(jī)制的重要方向。
　　本文以節(jié)水抗旱稻品種滬旱1A和滬旱1B為研究對(duì)象，使用外

2、源H2O2作為脅迫條件，對(duì)滬旱1A和滬旱1B在脅迫條件下的生理表型進(jìn)行了考察，同時(shí)對(duì)相關(guān)的抗旱指標(biāo)進(jìn)行了檢測。以RNA編輯為切入點(diǎn)，深入探討脅迫條件下滬旱1A和滬旱1B線粒體基因中的RNA編輯的差異，同時(shí)對(duì)線粒體基因的表達(dá)量進(jìn)行了分析。本研究的主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　1、在50mM H2O2脅迫處理下，滬旱1A和滬旱1B的生長發(fā)育受到了嚴(yán)重影響，生長停滯，葉片發(fā)黃，葉綠素濃度下降，固定熒光(F0)顯著性下降。脅迫處理3天后，滬旱

3、1A的葉綠素濃度要顯著高于滬旱1B，滬旱1A的固定熒光(F0)顯著高于滬旱1B，但是滬旱1A的原初光能轉(zhuǎn)換效率(Fv/Fm)在脅迫后顯著性下降，而滬旱1B沒有變化。脅迫后，滬旱1B的化學(xué)淬滅系數(shù)NPQ顯著性上升，而滬旱1A沒有變化。
　　2、脅迫處理3天后，H2O2、CAT、SOD、AOC、GPX、SP等生理指標(biāo)在滬旱1A和滬旱1B中出現(xiàn)了顯著或極顯著差異，其中滬旱1A中SP顯著高于滬旱1B，而其余指標(biāo)均為滬旱1B高于滬旱1A。A

4、PX和AOX在脅迫后沒有明顯變化，而MDA含量在滬旱1A和滬旱1B中均為先上升后下降的趨勢。
　　3、在滬旱1A和滬旱1B的8個(gè)線粒體基因中發(fā)現(xiàn)了RNA編輯現(xiàn)象，總共檢測到了87個(gè)編輯位點(diǎn)，均以C-U的堿基替換類型出現(xiàn)，且引起氨基酸向疏水性氨基酸轉(zhuǎn)變。在滬旱1A中，nad7有1個(gè)位點(diǎn)，ccmB有10個(gè)位點(diǎn)，ccmC有4個(gè)位點(diǎn)的編輯頻率在H2O2脅迫處理后，出現(xiàn)了顯著性差異。在滬旱1B中，nad2有3個(gè)位點(diǎn)，had5有1個(gè)位點(diǎn)，na

5、d7有1個(gè)位點(diǎn)，nad9有7個(gè)位點(diǎn)，ccmB有20個(gè)位點(diǎn)，ccmC有6個(gè)位點(diǎn)的編輯頻率在H2O2脅迫處理后，出現(xiàn)顯著性差異。此外，滬旱1A中ccmB-392308、ccmB-391917、ccmC-60565、ccmC-60508這四個(gè)編輯位點(diǎn)的RNA是在脅迫處理以后才出現(xiàn)的，而在脅迫處理之前這四個(gè)位點(diǎn)并不發(fā)生RNA編輯現(xiàn)象，其余83個(gè)RNA編輯位點(diǎn)在脅迫處理之前已經(jīng)存在，部分位點(diǎn)在脅迫后發(fā)生編輯頻率的變化。
　　4、在脅迫處理之

6、前，滬旱1A和滬旱1B中的Cox1、nad5這2個(gè)基因的表達(dá)量已經(jīng)存在差異;脅迫處理后，ccmC、ccmB、nad2、nad7、atp9基因表達(dá)量在滬旱1A和滬旱1B中出現(xiàn)了顯著性差異。脅迫后，滬旱1A中ccmC、Cox1、nad5的基因表達(dá)量出現(xiàn)上升趨勢，ccmB和had7的基因表達(dá)量出現(xiàn)下降趨勢，atp9的表達(dá)量先上升后下降，nad2的基因表達(dá)量沒有變化。脅迫后，滬旱1B中ccmC和nad2的基因表達(dá)量出現(xiàn)下降趨勢，ccmB、atp

7、9、Cox1、nad5的基因表達(dá)量呈先上升后下降趨勢，nad7的基因表達(dá)量出現(xiàn)上升趨勢。
　　5、對(duì)細(xì)胞色素C、NADH脫氫酶、ATP合成酶的含量及酶活進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，脅迫處理后，滬旱1A中，NADH脫氫酶的含量和活性沒有明顯變化，而ATP合成酶的活性上升，含量下降，細(xì)胞色素C含量沒有變化。滬旱1B中，NADH脫氫酶的含量和細(xì)胞色素C含量沒有變化，而ATP合成酶活性不變，含量下降，NADH脫氫酶活性先上升后下降。同一時(shí)間點(diǎn)，這些蛋白

8、酶活和含量在滬旱1A和滬旱1B中沒有顯著性差異。
　　6、脅迫處理后，Emp5-like、OGR1和MPR25這三個(gè)PPR蛋白的基因表達(dá)量發(fā)生了顯著的變化，且在滬旱1A和滬旱1B中變化趨勢一致。其中Emp5-like和OGR1基因在脅迫處理后出現(xiàn)了先上升后下降的趨勢，而MPR25基因在脅迫處理后出現(xiàn)了下降的趨勢。脅迫前，滬旱1A中Emp5-like基因表達(dá)量顯著高于滬旱1B。脅迫處理3天，滬旱1A中MPR25基因表達(dá)量顯著高于滬旱

9、1B。推測PPR基因表達(dá)量的高低對(duì)RNA編輯頻率可能沒有直接影響。
　　綜上所述，本文有以下發(fā)現(xiàn):1、在外源H2O2脅迫下，滬旱1A和滬旱1B的表型存在明顯差異;2、RNA編輯參與水稻響應(yīng)H2O2脅迫;3、滬旱1A和滬旱1B中部分編輯位點(diǎn)存在顯著差異;4、RNA編輯可能在水稻響應(yīng)逆境脅迫中有重要作用;5、本研究檢測到的RNA編輯類型均為C-U，同時(shí)發(fā)現(xiàn)RNA編輯導(dǎo)致氨基酸傾向于形成疏水性氨基酸，推測RNA編輯可能會(huì)改變蛋白的結(jié)構(gòu)，