水稻G蛋白γ亚基基因RGG2调控株型和抗旱性的研究

摘要

异三聚体G蛋白(Heterotrimeric Gprotein)，是由α，p和γ三个亚单位构成的蛋白质复合物，它是生物体内一类重要的信号蛋白，参与多个信号响应过程。水稻中共有4个G蛋白γ亚基，分别为RGG1、RGG2、GS3和qPE9-1/DEP1，其中GS3是一个控制籽粒大小的主效QTL，它在调节籽粒和器官大小中发挥负调节子的功能;而qPE9-1是水稻直立穗形成的关键基因，同时参与水稻氮素和ABA的响应。而另外两个G蛋白γ亚基RGG1和RGG2尚未进行详细的功能分析。本研究以RGG2为研究对象，对该基因进行了表达分析、亚细胞定位和组织形态学等分析，初步揭示了RGG2的生物学功能。主要结果如下:
　　1、RGG2属于B型G蛋白γ亚基，与RGB1之间存在明显互作;
　　2、RGG2基因为组成型表达，且其表达水平比水稻其它3个G蛋白γ亚基基因RGG1、GS3和qPE9-1高出10倍以上。亚细胞定位结果显示，RGG2蛋白位于细胞核、细胞质和细胞膜上;
　　3、过量表达RGG2基因导致植株矮化，穗和叶片变短、直立，籽粒短圆，粒重减少，单株产量下降。说明RGG2是这些性状的负调控因子;
　　4、扫描电镜和组织解剖分析表明，RGG2过量表达通过抑制细胞纵向伸长，而使得籽粒变小、节间变短，但不影响细胞数目。细胞分裂相关基因的表达水平在野生型和转基因株系中差异很小，也从侧面验证了这一结论;
　　5、观察了日本晴和RGG2过量表达株系在ABA胁迫下的种子萌发与幼苗生长情况，发现RGG2过量表达系对ABA的响应显著增强;
　　6.干旱处理表明，RGG2过量表达株系叶片离体失水率和干旱胁迫下的植株死亡率均显著低于对照。
　　以上结果说明，RGG2作为G蛋白γ亚基，不仅调控水稻株型、粒型，还参与水稻对ABA及抗旱胁迫响应。

目录

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1．G蛋白

1．1．1．异三聚体G蛋白

1．1．2．动物G蛋白

1．1．3．上游受体与下游效应器

1．1．4．植物异三聚体G蛋白

1．1．5．水稻异三聚体G蛋白

1．1．6．植物小G蛋白

1．2．水稻各异三聚体G蛋白亚基的功能

1．2．1．水稻异三聚体G蛋白α亚基

1．2．2．水稻异三聚体G蛋白β亚基

1．2．3．水稻异三聚体G蛋白γ亚基

1．3．本研究的意义

第二章 材料与方法

2．1．实验材料

2．1．1．供试材料

2．1．2．实验菌株，载体

2．1．3．实验试剂

2．1．4．实验主要仪器

2．2．实验方法

2．2．1．酵母双杂交验证

2．2．2．RGG2过表达载体构建

2．2．3．基因表达分析

2．2．4．水稻原生质体的制备和转化

2．2．5．茎秆切片制作与观察

2．2．6．种子萌发与ABA胁迫处理

2．2．7．干旱胁迫处理

第三章 结果与分析

3．1．RGG2与RGB1的互作

3．2．RGG2的表达模式和亚细胞定位

3．3．RGG2过表达株系的农艺性状调查

3．4．RGG2抑制细胞的扩张

3．5．细胞分裂相关基因的表达水平差异不大

3．6．过量表达RGG2导致对ABA更敏感

3．7．RGG2的过量表达能增强植株的耐旱性

第四章 小结与讨论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

声明