水稻耐盐基因SST的表达与功能分析

发布时间：2017-04-05 21:05

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【摘要】：课题组前期在籼稻R401辐射诱变群体中筛选到一个苗期耐盐突变体sst,耐盐性受隐性单基因控制,通过基因定位和测序分析将OsSPL10作为候选基因,目前获得遗传互补载体转化阳性植株和OsSPL10基因启动子驱动的GUS表达载体。在此基础上,本研究对遗传互补载体转化阳性植株进行表型鉴定,利用qRT-PCR技术和GUS表达实验研究该基因的时空表达模式,并利用qRT-PCR技术研究该基因在苗期盐胁迫下的表达模式。同时在芽期与苗期,对盐胁迫下野生型与突变体的几个生理指标进行比较分析,以探究sst耐盐的生理途径。主要结果如下：(1)遗传互补实验：将T0代种子(T1代)催芽后,待植株长到一叶一心期移栽入大盆进行液体培养,以野生型R401及突变体sst为对照。移栽10天后用100 mmol/L NaCl溶液进行五个星期胁迫。此时野生型死亡,突变体存活,而互补转基因T1代苗中大部分恢复成野生型性状,即,不耐盐死忙。结果表明,OsSPL10就是SST基因。(2)qRT-PCR技术分析SST的时空表达：以野生型R401和突变体sst为材料,分别取苗期的地上部分与地下部,生殖生长期的剑叶、剑叶鞘、倒二叶、倒二叶鞘、茎、大于10 cm和小于5 cm的小穗提取RNA进行定量RT-PCR分析。结果表明,野生型中,SST在小于5 cm的小穗中表达量最高,其次是苗期的地上部与根部,但突变体内目的基因在这几个部位表达量下调。结果暗示,SST不仅与水稻耐盐性有关,与苗期生长发育、花器官早期发育也有一定关系。(3)GUS染色分析SST的时空表达：利用农杆菌介导法将SST基因启动子驱动的GUS表达载体转化日本晴,获得2棵阳性苗。在芽期、苗期、孕穗期与抽穗后期分别取不同组织部位进行GUS染色。结果表明,SST在芽期、苗期和抽穗前后的根、叶、叶鞘、叶枕、小穗、穗柄、表皮毛、内外稃以及花器官等均有表达,而且表达的具体部位具有明显的不均匀性和特异性。进一步暗示,SST是多效基因,可能参与了水稻的营养生长与生殖发育的调节。(4)盐胁迫对苗期SST表达的影响：以野生型R401和突变体sst为材料,苗期进行150 mmol/L NaCl处理,分别取胁迫0h、0.5h、1h、2h、4h、12h、24h和48 h后地上部与地下部材料提取RNA进行qRT-PCR分析。结果表明,盐胁迫最终会诱导野生型SST的表达；突变体内sst表达量整体下调,且不被盐胁迫诱导表达。(5)芽期生理实验：以野生型R401和突变体sst为材料,对照组为清水处理,胁迫组为盐水处理。第4天统计发芽势,第7天统计发芽率及生长状况(芽长,根长,根数目,生物鲜重)。结果表明,盐胁迫对野生型与突变体的各项指标均有抑制性,其中发芽率、生物鲜重、芽长在两者间受到的抑制程度一样,而发芽势、根长、根数目在突变体中受到的抑制更严重。可见本苗期耐盐突变体在芽期没有耐盐优势,属于耐盐性在芽期与苗期不一致类型。(6)苗期生理实验。以野生型R401和突变体sst为材料,对照组为营养液培养,处理组用加盐营养液培养。在胁迫不同时间点测定野生型和突变体的鲜重、干重、鲜重含水量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、MDA含量、PRO含量以及细胞膜透性等生理指标。结果表明,盐胁迫均会抑制两者的鲜重、干重、鲜重含水量、类胡萝卜素含量以及叶绿素含量,且对野生型的前四项指标抑制更严重,但叶绿素含量抑制程度在两者间无差异。盐胁迫也增加了两者的MDA含量、PRO含量以及细胞膜透性,且使野生型增加的幅度更大。结果暗示,突变体sst耐盐性可能与涉及叶绿素含量的分子、代谢或生理途径无关,而与涉及鲜重、干重、鲜重含水量、类胡萝卜素含量、MDA含量、PRO含量的分子、代谢或生理途径有关。SST基因有可能正是通过影响、参与或调控这些途径,进而影响水稻的耐盐性。
【关键词】：遗传互补 GUS染色 RT-PCR 芽期生理实验 苗期生理实验
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S511;Q943.2
【目录】：

• 缩略词表5-8
• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 引言12-13
• 文献综述13-17
• 1 水稻盐胁迫的遗传研究13
• 2 盐胁迫对植物的影响13-16
• 2.1 对植物活性氧代谢的影响14
• 2.2 对植物种子萌发的影响14-15
• 2.3 对植物生长发育的影响15
• 2.4 对植物含水量的影响15
• 2.5 对植物光合作用的影响15-16
• 3 植物耐盐机理16-17
• 3.1 渗透调节16
• 3.2 ROS清除16
• 3.3 信号转导16
• 3.4 ABA调节和MicroRNA调节16-17
• 材料与方法17-22
• 1 材料17
• 1.1 植物材料17
• 1.2 试剂和仪器17
• 2 方法17-22
• 2.1 遗传互补试验17
• 2.2 SST基因的表达分析17-19
• 2.2.1 qRT-PCR分析SST基因的时空表达17-18
• 2.2.2 GUS染色分析SST基因的时空表达18
• 2.2.3 盐胁迫对苗期SST基因表达的影响18-19
• 2.3 苗期耐盐突变体耐盐的生理功能分析19-22
• 2.3.1 芽期生理试验19
• 2.3.2 苗期生理实验19-22
• 结果与分析22-42
• 1 OsSPL10就是SST基因22-23
• 2 SST基因调控水稻的营养生长与生殖发育23-26
• 2.1 qRT-PCR分析SST基因的时空表达23-24
• 2.2 GUS染色分析SST基因的时空表达24-26
• 3 苗期盐胁迫诱导SST基因的表达26-27
• 4 苗期耐盐突变体在芽期不耐盐27-31
• 4.1 盐胁迫对种子萌发的影响28
• 4.2 盐胁迫对芽期苗鲜重的影响28-29
• 4.3 盐胁迫对芽长的影响29-30
• 4.4 盐胁迫对主根长度的影响30
• 4.5 盐胁迫对根数目的影响30-31
• 5 苗期NaCl胁迫对苗期耐盐突变体造成的生理伤害较轻31-42
• 5.1 盐胁迫对幼苗鲜重的影响31-32
• 5.2 盐胁迫对幼苗干重的影响32-33
• 5.3 盐胁迫对幼苗鲜重含水量的影响33-35
• 5.4 胁迫对幼苗MDA含量的影响35-36
• 5.5 盐胁迫对幼苗PRO含量的影响36-37
• 5.6 盐胁迫对幼苗叶片细胞膜透性的影响37-38
• 5.7 盐胁迫对幼苗叶片叶绿素含量的影响38-40
• 5.8 盐胁迫对幼苗叶片类胡萝卜素含量的影响40-42
• 讨论42-47
• 1 SST是多效基因42
• 2 SST负调控水稻的耐盐性42-43
• 3 盐胁迫对种子萌发及后期生长的影响43
• 4 盐胁迫对水稻幼苗生长与生理指标的影响43-45
• 5 籼稻品种R401的根部比地上部耐盐45
• 6 下一步工作45-47
• 参考文献47-52
• 附录52-61
• 1 研究所用的实验方法52-56
• 1.1 水稻总RNA的提取52
• 1.2 定量RT-PCR52-53
• 1.3 GUS染色53
• 1.4 农杆菌介导的水稻转基因53-54
• 1.5 MDA的提取54-55
• 1.6 PRO的提取55-56
• 2 试剂、药品配方56-61
• 2.1 生理实验药品配方56
• 2.2 抗生素、植物激素的配置56
• 2.3 GUS活性检测溶液56-57
• 2.4 水培营养液配方57
• 2.5 培养基配方57-61
• 致谢61

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1 林格格;水稻耐盐基因SST的表达与功能分析[D];福建农林大学;2016年

  本文关键词：水稻耐盐基因SST的表达与功能分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：287670