水稻叶片早衰基因OsPLS1的功能研究

发布时间：2017-04-11 19:21

  本文关键词：水稻叶片早衰基因OsPLS1的功能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：叶片衰老是植物生长发育过程中一个正常且不可避免的阶段,它受到诸如如内源生长调节剂、叶龄、温度、光照、水分及矿质营养等内外因子的精细调控,其中水杨酸(SA)是叶片衰老及植物病害响应的重要生长调节剂。本课题组利用60Co辐射诱变中籼水稻品种自选1号获得叶片早衰突变体ospls1(Oryza sativa precocious leaf senescence, osplsl)。本研究利用分子、生理及细胞学等手段对突变体ospls1叶片早衰的分子生理机理进行了深入研究。主要结果如下：1. ospls1突变体的表型水稻分蘖期前(4-5叶期前),ospls1突变体与野生型无明显差异。而自分蘖期开始,ospls1突变体下部叶片就出现类病斑及早衰症状,主要表现为叶尖和叶边缘变黄,叶尖略微卷曲,随后线状黄化条纹和斑点从叶缘逐步扩展到叶片内侧,最后发展为枯斑和条状枯纹,直到整个叶片枯死。在整个分蘖期,仅有一叶一心为正常叶,其他叶片均一定程度表现衰老。而在抽穗拔节期,除剑叶外,其余叶片均出现不同程度的早衰。在开花灌浆期,ospls1突变体全部叶片都有严重干枯。2. ospls1突变体叶片细胞学观察扫描电镜观察发现ospls1突变体叶片上下表面气孔数量更多；透射电镜观察发现抽穗期ospls1突变体叶片细胞内的叶绿体发生明显降解。3. ospls1突变体的ROS累积与野生型相比,osplsl突变体细胞内有更多的ROS积累,NBT和DAB染色结果分别表明突变体细胞内有更多的氧自由基和H2O2积累。4. ospls1突变体的SA累积生理学分析表明,ospls1突变体植株内源SA的含量显著升高；外源SA明显抑制ospls1突变体植株的根长和芽长并加速其离体叶片衰老。5.SA信号转导qRT-PCR分析结果表明,在幼苗期(四叶期)时,SA代谢酶相关基因OsSGTl在突变体中的表达量要显著低于野生型,而SA合成基因OsPAL2和OsPAL6的表达量在突变体中却明显高于野生型；在抽穗期时,OsPAL1, OsPL2U, OsPAL6, OsPAL7, OsPAL8等SA合成基因在突变体中的表达量均高于野生型；同时,一些WRKY基因在ospls1突变体中的表达量要显著高于野生型；表明OsPLS1参与SA信号相关途径。6.ospts1突变体种子休眠种子萌发结果表明,种子完全浸没在清水中时,突变体种子的发芽率显著低于野生型,但种子脱壳后、在湿润的滤纸上、浸没在补充氧气的清水中时野生型和突变体均能正常发芽。突变体种子的休眠可能与萌发孔的结构变化有关。7.ospisl突变体转基因互补验证转基因功能互补验证表明将OsPLS1基因导入到ospts1突变体中能回复其突变表型,即ospls1突变体是OsPLS1基因的功能缺失突变造成的。
【关键词】：水稻 ospls1突变体 SA 种子萌发 基因功能
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S511
【目录】：

• 致谢6-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-13
• 1 文献综述13-27
• 1.1 衡量叶片衰老的重要生理生化指标13-16
• 1.1.1 叶片衰老与叶绿素含量14
• 1.1.2 叶片衰老与可溶性蛋白质含量14-15
• 1.1.3 叶片衰老与核酸含量15
• 1.1.4 叶片衰老与ROS累积及其清除酶系统15-16
• 1.2 叶片衰老与植物生长调节物16-21
• 1.2.1 叶片衰老与生长素16
• 1.2.2 叶片衰老与细胞分裂素16-17
• 1.2.3 叶片衰老与赤霉素17
• 1.2.4 叶片衰老与脱落酸17
• 1.2.5 叶片衰老与乙烯17-18
• 1.2.6 叶片衰老与茉莉酸及其衍生物18
• 1.2.7 叶片衰老与水杨酸18-21
• 1.3 影响叶片衰老的环境因素21-22
• 1.3.1 光21
• 1.3.2 温度21-22
• 1.3.3 水分22
• 1.3.4 营养物质22
• 1.3.5 病原体的入侵22
• 1.4 叶片衰老相关基因22-26
• 1.4.1 叶片衰老与激素代谢相关基因22-23
• 1.4.2 叶片衰老与叶绿素降解相关基因23
• 1.4.3 叶片衰老与蛋白质降解相关基因23-24
• 1.4.4 叶片衰老与核酸降解相关基因24
• 1.4.5 叶片衰老与碳氮元素再利用相关基因24
• 1.4.6 叶片衰老与转录因子24-25
• 1.4.7 水稻叶片衰老相关基因克隆25-26
• 1.5 植物叶片衰老的意义26
• 1.6 本研究的目的及意义26-27
• 2. 实验材料与方法27-35
• 2.1 水稻材料27
• 2.2 叶片组织化学染色27-28
• 2.3 叶片扫描电镜观察28
• 2.4 叶片透射电镜观察28-29
• 2.5 内源SA含量的测定29
• 2.6 外源SA处理29
• 2.7 水稻种子萌发实验29-30
• 2.8 植物组织动态取样30
• 2.9 总RNA提取30-31
• 2.10 RNA反转录31
• 2.11 qRT-PCR方法31
• 2.12 OsPLS1基因功能互补载体的构建31-32
• 2.13 水稻遗传互补转化32-34
• 2.14 转基因水稻分子检测34-35
• 3. 结果与分析35-51
• 3.1 ospls1突变体的表型特征35-40
• 3.1.1 ospls1突变体的表型35
• 3.1.2 叶片组织化学染色35-37
• 3.1.3 叶片的扫描电镜观察37
• 3.1.4 叶绿体超微结构观察37-39
• 3.1.5 衰老相关基因的表达分析39-40
• 3.2 ospls1突变体功能互补验证40
• 3.3 OsPLS1基因的时空表达分析40-43
• 3.3.1 OsPLS1基因的组织表达分析40-42
• 3.3.2 OsPLS1基因在同一叶片的不同位置的表达分析42
• 3.3.3 OsPLS1基因在叶片不同发育时期的表达分析42-43
• 3.4 ospls1突变体对SA的响应43-46
• 3.4.1 外源SA对ospls1突变体幼苗的影响43-44
• 3.4.2 外源SA对ospls1突变体离体叶片的影响44-45
• 3.4.3 OsPLS1基因对SA的响应45-46
• 3.5 内源SA的含量及SA代谢相关基因的表达分析46-48
• 3.5.1 内源SA含量46
• 3.5.2 SA代谢相关基因的表达分析46-48
• 3.6 WRKY基因的表达分析48-49
• 3.7 种子萌发实验49-51
• 4. 讨论51-55
• 4.1 OsPLS1基因负调控叶片衰老51-52
• 4.2 OsPLS1基因通过影响SA含量及信号转导来调控叶片衰老52-53
• 4.3 OsPLS1基因通过影响颖壳发育来调控种子休眠53-55
• 5 主要结论与研究展望55-56
• 6 参考文献56-65

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