水分胁迫诱导表达基因在水、旱稻幼苗中的表达分析

摘要

水分胁迫是严重影响作物生产的环境胁迫之一。根据水分供应情况，稻类作物经过长期的人工选择和自然选择分化为水稻和旱稻，水稻是天然“敏旱类型”，旱稻则是“抗旱类型”，为了初步阐明水、早稻水分胁迫分子反应机制的差别，并据此发掘抗旱候选相关基因，我们进行了以下研究。 首先，为了获得早稻IRAT109的水分胁迫诱导表达基因，通过抑制性差减杂交(SSH)的方法，以15％PEG(6000)处理的早稻IRAT109幼苗为tester，未处理的对照材料为driver，构建了含有2112个克隆的差减cDNA文库。 为了分析水稻和早稻的水分胁迫分子应答机制的差异，将文库中所有克隆扩增、纯化后制作cDNA miroarray，每个克隆重复3次。以15％PEG(6000)处理的两个水稻品种(越富、日本晴)和两个旱稻品种(IRAT109、毫格劳)的根和叶片的RNA为检测样品与cDNA芯片杂交。结果显示芯片上绝大部分基因在水稻和早稻中的表达没有显著差别，通过T检验(p=0.05)鉴定了水、早稻差异表达EST 152个，其中早稻表达量大于水稻的EST 68个(叶片42个，根32个，6个重叠)，水稻表达量大于早稻的EST 84个(叶片67个，根24个，7个重叠)。 对所有水、早稻差异表达EST进行测序，BLAST分析表明，大部分在旱稻中高表达的基因代表了与胁迫应答相关的转录因子(NAC蛋白、乙烯响应元件结合蛋白、包含AP2结构域蛋白)、以及与抵御活性氧伤害和维持细胞膨压有关的基因。而在水稻中高表达的基因则大多与抗旱无关甚至与胁迫造成的伤害反应有关，如与降解细胞组分有关的多聚半乳糖醛酸酶和α-半乳糖苷酶等。 通过芯片筛选发现一个在根和叶中都表现为旱稻表达量显著高于水稻的EST，经BLAST分析推测其代表的基因编码myo-肌醇加氧酶，为了进一步研究它的功能，我们克隆了该基因的全长cDNA。此外，我们还克隆了一个编码产物未知的旱稻高表达基因，这两个基因分别命名为OsMIOX和OsUNK1，并对这两个基因构建了植物超表达载体，为功能研究奠定基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

声明

第一章引言

1.1研究意义

1.2文献综述

1.3研究目标

第二章旱稻IRAT109苗期水分胁迫诱导表达cDNA文库的构建

2.1材料与方法

2.1.1实验材料

2.1.2实验方法

2.2结果与分析

2.2.1 RNA的提取及mRNA的纯化

2.2.2差减cDNA文库的构建

2.2.3测序及序列分析

2.3讨论

第三cDNA微阵列分析水、旱稻EST表达谱

3.1材料与方法

3.1.1实验材料

3.1.2实验方法

3.2结果与分析

3.2.1水稻和旱稻的抗旱性分析

3.2.2 PEG胁迫下水、旱稻的EST表达谱

3.2.3 PEG胁迫下水、旱稻差异表达EST在不同组织中的分布

3.2.4 PEG胁迫下水、旱稻差异表达EST的功能分类

3.2.5水、旱稻差异表达EST的聚类分析

3.2.6水、旱稻差异表达EST中抗旱基因的功能分类

3.2.7 cDNA芯片的可靠性分析

3.3讨论

3.3.1试验设计与研究方法

3.3.2少数基因在水、旱稻中的表达丰度存在差别

3.3.3多数旱稻高表达的基因能够发挥抗旱功能

3.3.4转录因子在旱稻抗旱机制中发挥重要作用

3.3.5抵御活性氧伤害是旱稻重要的抗旱机制

3.3.6水、旱稻抗旱性存在显著差别的原因

第四章旱稻OsMIOX和OsUNK1基因的克隆和超表达载体构建

4.1材料与方法

4.1.1实验材料

4.1.2实验方法

4.2结果分析

4.2.1 OsMIOX与OsUNK1全长cDNA的扩增

4.2.2 OsMIOX与OsUNK1的氨基酸序列

4.2.3 OsMIOX与OsUNK1的启动子顺式作用元件分析

4.2.4植物过表达载体的构建

4.3讨论

第五章结论

参考文献

致谢

作者简历