水稻OsDREB1和OsSNF2基因功能的初步研究.pdf

1、我國(guó)是水資源嚴(yán)重匱乏的國(guó)家，干旱是許多地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要限制因素。水稻是我國(guó)的主要糧食作物，其生長(zhǎng)、發(fā)育需水量大，產(chǎn)量極易受干旱影響。研究水稻抗旱和種子成熟過(guò)程中的重要調(diào)控支路問(wèn)的互作，可以為將來(lái)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造出生長(zhǎng)正常且有較強(qiáng)抗逆性的轉(zhuǎn)基因水稻提供理論支持。最終實(shí)現(xiàn)在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間、恰當(dāng)?shù)牟课?、以恰?dāng)?shù)谋磉_(dá)量發(fā)揮抗旱基因的作用，將抗旱基因?qū)ψ魑锂a(chǎn)量的干擾降低。
　　 脫落酸是影響植物抗旱和種子成熟的重要激素。依據(jù)前人的研究發(fā)現(xiàn)

2、禾本科植物種子發(fā)育過(guò)程中存在兩個(gè)路徑，一是與糖代謝有關(guān)的灌漿過(guò)程，一是與脫水有關(guān)的成熟過(guò)程。在本文中我們使用大麥芯片中基因間關(guān)系的結(jié)果，經(jīng)過(guò)同源分析，分別選取ABA依賴的下游推測(cè)基因OsDREB1（LOC_Os09g20350.1）和OsSNF2（LOC_Os08g37800.1）。為了初步了解它們的功能，通過(guò)成熟胚和幼胚轉(zhuǎn)基因，獲得了7株OsDREB1超表達(dá)載體轉(zhuǎn)基因植株，22株CaMV35S啟動(dòng)的OsDREB1抑制載體轉(zhuǎn)基因植株，2

3、9株OsDREB1原位表達(dá)載體轉(zhuǎn)基因植株，43株以O(shè)sSNF2自身啟動(dòng)子啟動(dòng)抑制載體轉(zhuǎn)基因植株，41株含有GFP和GUS融合蛋白的空載體轉(zhuǎn)基因植株。針對(duì)這些轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，并得出相應(yīng)結(jié)論：
　　 1．轉(zhuǎn)基因植株T0代和T1代表型分析結(jié)果如下。OsDREB1超表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株愈傷分化困難，株型比其它轉(zhuǎn)基因植株株型小。OsDREB1的原位表達(dá)分析表明，OsDREB1在花藥、幼苗的莖基部組成型表達(dá)，模擬干旱脅迫后表達(dá)量上升。Os

4、DREB1抑制表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株在模擬干旱脅迫實(shí)驗(yàn)中，干旱反映更加敏感，耐旱性顯著下降。轉(zhuǎn)基因植株氣孔數(shù)和失水速率分析顯示，OsSNF2抑制轉(zhuǎn)基因植株氣孔數(shù)相對(duì)其它轉(zhuǎn)基因植株多，失水速率相對(duì)較快。OsSNF2抑制轉(zhuǎn)基因植株的T0代幼苗，相對(duì)于其它轉(zhuǎn)基因植株生長(zhǎng)更旺盛。T1代發(fā)芽率比非轉(zhuǎn)基因日本晴高，種子萌發(fā)對(duì)ABA更敏感。
　　 2．日本晴在苗期經(jīng)過(guò)ABA處理、NaCl處理，在孕穗期經(jīng)過(guò)干旱處理，在發(fā)芽過(guò)程中經(jīng)ABA處理，定量分析結(jié)

5、果表明：OsDREB1和OsSNF2是干旱、高鹽、脫落酸誘導(dǎo)的基因。DREB2A和OsDREB1作用機(jī)理不同：OsDREB1在葉中受ABA的誘導(dǎo)，其在種子萌發(fā)過(guò)程中胚和胚乳表達(dá)模式差異不大；DREB2A在葉部位不依賴ABA，但在胚中受ABA誘導(dǎo)，其在胚乳的表達(dá)量遠(yuǎn)高于胚中。SNF1和OsSNF2具有類似的表達(dá)模式，胚乳中表達(dá)量比在胚中高，OsSNF2在胚中受到ABA誘導(dǎo)。
　　 3．通過(guò)基因表達(dá)分析，初步認(rèn)為抗旱支路和糖代謝支路

6、在轉(zhuǎn)錄水平上是相互平行、互不干擾的。抑制OsSNF2后，OsDREB1的表達(dá)沒(méi)有顯著變化；抑制OsDREB1后，OsSNF2的表達(dá)也未發(fā)現(xiàn)顯著變化。OsDREB1超表達(dá)后，SNF1、OsSNF2基因表達(dá)量下降，結(jié)合表型可解釋為OsDREB1超表達(dá)后，基因功能降低了體內(nèi)的代謝水平，從而抑制了糖代謝。OsDREB1抑制和OsSNF2抑制的轉(zhuǎn)基因植株對(duì)干旱脅迫的反應(yīng)更加敏感，基因表達(dá)量上升更快。
　　 4．本論文對(duì)水稻成熟胚適宜的誘導(dǎo)

7、條件做了相應(yīng)的優(yōu)化。分別選取日本晴與滬旱3號(hào)在不同溫度、光照和培養(yǎng)基配方下進(jìn)行成熟胚誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明在培養(yǎng)基中有機(jī)加倍、32℃，12h光照/12h暗光照誘導(dǎo)下，成熟胚愈傷誘導(dǎo)效果最好。溫度是決定愈傷重量的主要因素，其次是培養(yǎng)基因素，最后是光暗條件。日本晴高溫誘導(dǎo)出愈率較高，滬旱3號(hào)低溫誘導(dǎo)出愈率較高。培養(yǎng)基有機(jī)加倍和培養(yǎng)基鐵鹽加倍的愈傷重量和出愈率，都顯著優(yōu)于常規(guī)培養(yǎng)基。高溫培養(yǎng)的愈傷面積間差異相對(duì)較大。日本晴和滬旱3號(hào)間的愈傷重量和