反义OsPDCD5转基因提高水稻耐盐性及LRK1基因影响水稻节间伸长的研究

摘要

反义OsPDCD5转基因提高水稻耐盐性
　　环境胁迫是影响植物生长和农作物产量的重要因素之一，而高盐胁迫对农作物来说是其中最重要的非生物胁迫之一。高盐能够对植物造成渗透胁迫和离子胁迫，进而可能会产生氧化胁迫等次级胁迫。植物面对各种环境胁迫，会通过细胞分子响应、生理生化反应等各种机制来适应不良环境。在环境胁迫下，多种胁迫相关基因被激活，并作为应对胁迫诱导损伤的细胞保护物质或是胁迫响应基因表达和信号转导的调节物质发挥作用。
　　细胞程序性死亡(PCD)是植物正常生长和发育过程中常见的现象，除此之外，在藻类和高等植物中，多种生物和非生物胁迫也能诱导PCD，其中就包括高盐胁迫。OsPDCD5是动物PDCD5基因在水稻中的同源基因，它能够被低温和盐胁迫所诱导。
　　我们目前的研究结果发现，组成型表达antisense-OsPDCD5的转基因水稻提高了耐盐性。高盐处理后，用1/2 MS培养基进行恢复培养，45-55％的转基因幼苗存活下来并恢复生长，而对照非转基因幼苗生长受到了极大的抑制，最终全部死亡。盐胁迫下，叶绿素荧光变化的测定结果进一步验证了转基因水稻耐盐性的提高。
　　实时定量PCR分析显示，不论是在正常生长条件还是在盐胁迫条件下，转基因水稻中内源OsPDCD5基因的表达都受到了抑制。通过对两个PCD相关基因（OsBI-1和Os11g0506800）表达模式的分析显示，转基因水稻耐盐性的提高与其PCD信号转导途径受到抑制密切相关。以上结果说明，在高盐胁迫下对照非转基因水稻中PCD被诱导，而转基因水稻的PCD信号转导途径却受到阻碍。实时定量PCR分析还表明，不论是在正常生长条件还是在盐胁迫条件下，转基因水稻中OsPDCD5的互作蛋白OsCIPK23（类钙调磷酸酶B相互作用蛋白激酶23）的表达都受到了抑制，这和OsPDCD5的模式相一致。我们推测OsCIPK23可能在PCD信号转导途径和盐胁迫信号转导途径的交互作用中起重要作用。
　　通过基因芯片分析显示，相比与对照非转基因水稻，转基因水稻中的38个胁迫相关基因受到了显著调控，这些基因表达量的变化使得转基因水稻更适应盐胁迫环境，从而赋予其更高的耐盐性。因此我们得出结论，antisense-OsPDCD5转基因水稻能够通过阻碍PCD信号转导途径和调节某些胁迫相关基因的表达来提高自身的耐盐性。在正常生长条件下，转基因水稻中PCD信号转导途径已经受到了阻碍，且盐胁迫相关的信号通路也已受到了调节;植株受到盐胁迫后，PCD信号通路进一步被抑制，胁迫相关基因的表达受到进一步的调控，从而在转基因水稻中建立起一套对抗胁迫压力的保护机制，并提高了水稻的耐盐性。

目录

摘要

—．前言

1．1 植物细胞程序性死亡及其研究进展

1．1．1 细胞程序性死亡概述

1．1．2 植物细胞程序性死亡研究进展

1．1．3 PDCD5与OsPDCD5

1．2 植物与盐胁迫

1．2．1 盐胁迫对植物的危害

1．2．2 植物耐盐的机制

1．2．3 耐盐植物育种研究进展

1．3 富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶的研究进展

1．3．1 富含亮氨酸重复序列型类受体蛋白激酶概述

1．3．2 LRR-RLKs的结构

1．3．3 LRR-RLKs的生物学功能

1．3．4 LRK1概述

1．4 赤霉素的研究进展

1．4．1 赤霉素概述

1．4．2 赤霉素的生物合成

1．4．3 赤霉素的信号转导

1．4．4 赤霉素的生理作用

1．4．5 赤霉素的应用

二．材料与方法

2．1 水稻品种

2．2 试剂盒

2．3 水稻cDNA的获取

2．3．1 水稻总RNA的提取和纯化

2．3．2 反转录反应

2．4 实时定量PCR(RT-qPCR)

2．5 盐胁迫处理

2．6 PEG处理

2．7 GA处理

2．8 PSK处理

2．9 Fv／Fm值的测定

2．10 基因芯片(Affymetrix GeneChip(R) Rice Genome Array)

2．11 内源GA含量的测定

三．结果与讨论

3．1 反义OsPDCD5转基因提高水稻耐盐性

3．1．1 转Antisense-OsPDCD5提高水稻耐盐性

3．1．2 对照和转基因植株中OsPDCD5的表达差异

3．1．3 对照和转基因植株中其它PCD相关基因的表达差异

3．1．4 对照和转基因植株叶片中基因表达谱分析

3．1．5 对照和转基因植株中OsCIPK23的表达差异

3．1．6 对照和转基因植株在PEG处理中的差异

3．2 LRK1基因影响水稻节间伸长

3．2．1 LRK1转基因抑制节间伸长

3．2．2 LRK1转基因抑制GA的生物合成

3．2．3 LRK1过表达降低水稻内源性GA的含量

3．2．4 PSK处理水稻愈伤组织抑制OsKO2的表达

附录

参考文献

攻读学位期间研究成果

致谢

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