水稻種子休眠期cDNA文庫(kù)構(gòu)建與篩選及基因表達(dá)譜分析.pdf

1、種子休眠在植物界是一個(gè)非常普遍的現(xiàn)象,對(duì)植物躲避不良環(huán)境條件,維持生存繁衍起著重要作用。隨著追求快速整齊出苗以獲高產(chǎn)為目標(biāo)的人工馴化過程導(dǎo)致了許多作物種子休眠減弱。種子休眠減弱甚喪失給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的問題,如水稻、小麥、玉米在種子發(fā)育后期遇到陰雨天氣,很容易發(fā)生穗發(fā)芽,嚴(yán)重降低稻米品質(zhì)和種子質(zhì)量。對(duì)于水稻,由于雜交稻制、繁種過程中“920”(赤霉素)施用量的增加,穗發(fā)芽危害日益加重,一般估計(jì),正常年份穗發(fā)芽率為5％左右,特殊年份可達(dá)

2、20-30％,甚至更高。另一方面,休眠過強(qiáng),又會(huì)導(dǎo)致種子不能整齊萌發(fā),出苗參差不齊等問題。因此,深入研究水稻種子休眠分子機(jī)理,有助于培育適度休眠的品種,對(duì)水稻等作物生產(chǎn)具有十分重要的意義。
　　 本論文利用強(qiáng)休眠品種N22進(jìn)行了如下研究:
　　 1.構(gòu)建強(qiáng)休眠水稻品種N22發(fā)育25天到35天種子cDNA文庫(kù),得到的文庫(kù)重組率為89％,平均插入長(zhǎng)度1000bp左右,符合文庫(kù)構(gòu)建要求,測(cè)序分析了種子休眠后期基因表達(dá)的信息,為

3、后續(xù)研究提供基礎(chǔ)。
　　 2.水稻種子休眠與脫落酸(ABA)緊密相關(guān),利用ABA信號(hào)傳導(dǎo)中關(guān)鍵作用元件ABRE作誘餌,通過酵母單雜交篩選N22休眠cDNA文庫(kù),得到了與ABRE元件結(jié)合的陽(yáng)性克隆。
　　 3.通過60Co輻照N22,從M1代開始,調(diào)查抽穗期,于抽穗后35天分單株收獲,調(diào)查發(fā)芽率,篩選發(fā)芽率高的單株。至M5代,獲得發(fā)芽率穩(wěn)定在40％左右的突變體Q4646。應(yīng)用基因芯片技術(shù)對(duì)Q4646與N22進(jìn)行了基因表達(dá)比

4、較分析,尋找兩者差異表達(dá)的基因。結(jié)果檢測(cè)到544個(gè)差異表達(dá)基因,涉及氨基酸代謝、碳代謝、逆境應(yīng)答、激素相關(guān)等多種途徑。其中,熱擊蛋白(HSPs)、bZIP類轉(zhuǎn)錄因子、細(xì)胞分裂素(Cytokinin)、赤霉素(GA)、生長(zhǎng)素(Auxin)、木葡聚糖內(nèi)糖基轉(zhuǎn)移酶/水解酶基因(XTH)、擴(kuò)展蛋白基因(EXP)、α-淀粉酶基因綜合調(diào)控種子休眠。進(jìn)一步,結(jié)合種子休眠QTL研究結(jié)果,將差異表達(dá)的基因與休眠QTL區(qū)間進(jìn)行對(duì)應(yīng)分析,獲得了與休眠區(qū)間相對(duì)