水稻早衰突变体M144的基因定位、克隆与功能研究

发布时间：2021-10-11 01:06

　　叶片衰老是水稻生长发育过程中的重要部分,水稻提前衰老会严重影响最终产量。NAC转录因子是一类参与衰老过程调控的蛋白,阐明水稻NAC转录因子功能对揭示水稻衰老分子机制和改善水稻生产有巨大意义。本次研究中,我们鉴定了一个以籼稻中鉴100为背景的早衰突变体M144,研究结果如下:（1）突变体从分蘖期开始出现早衰表型,随着植株生长,衰老程度加深,同时伴有矮化和抽穗延迟的性状。突变体M144各节间长度缩短,光合能力减弱,农艺性状考查发现其在株高、穗长、粒数、结实率和千粒重等都有显著性降低。透射电镜观察和光合色素测定表明突变体叶片中叶绿体发育异常,叶绿素含量降低。在生理生化方面,我们观察到M144有活性氧（ROS）积累,更多DNA断裂,可溶性蛋白减少,丙二醛（MDA）含量升高,ROS清除酶活性降低。分析野生型中鉴100和突变体M144间衰老与光合能力相关基因表达量变化,发现在M144中,衰老诱导基因的表达量上调,而大量光合能力相关基因表达量下调。（2）M144的早衰性状受隐性单基因OsNAC109控制,该基因组成型表达,编码一个转录因子。遗传分析结果说明M144的突变为隐性遗传,通过图位克隆方法,... 

【文章来源】：中国农业科学院北京市

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

早衰突变体M144的表型Fig.3-1PhenotypeoftheearlysenescencemutantM144（A）播种后60天植株，标尺为20cm；（B）播种后85天植株，标尺为20cm；（C）分蘖期叶片

中国农业科学院硕士学位论文第三章结果与分析14图3-2早衰突变体M144的节间长度Fig.3-2TheinternodelengththeearlysenescencemutantM144（A）野生型和突变体M144的节间；（B）野生型和突变体M144的节间长度对比（数据为平均值±标准差，重复数为3）。*显著差异（P≤0.05）;**极显著差异（P≤0.01）。（A）TheinternodeofthewildtypeandthemutantM144;（B）ThecomparisonofinternodelengthbetweenthewildtypeandthemutantM144,（means±SD,n=3）.*SignificantlydifferentatP≤0.05;**SignificantlydifferentatP≤0.01.表3-1野生型中鉴100和突变体M144的主要农艺性状表现Table3-1Theperformanceofthemainagronomictraitsbetweenzhongjian100andM144材料Material株高Plantheight（cm）穗长Paniclelength（cm）穗数No.ofpanicles千粒重1000-grainweight（g）粒数No.ofseeds结实率Seed-setting（%）ZJ100101.7±2.926.6±0.514.67±0.5822.01±0.102513.60±488.4284.29±3.17M14471.7±2.1**16.9±1.2**15.00±1.7320.50±0.78*831.00±145.47**48.91±8.68**数据为平均值±标准差，重复数为3。*显著差异（P≤0.05）;**极显著差异（P≤0.01）。*SignificantlydifferentatP≤0.05;**SignificantlydifferentatP≤0.01.3.2突变体M144的叶绿体变化在苗期和分蘖期，对野生型和突变体M144相同部位的叶片进行光合色素含量测定。结果表明，从苗期开始，M144的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量已出现显著性降低。到了分蘖期，M144各光合色素含量仅约为野生型中鉴100的1/3，这说明了突变体M144的早衰表型是叶绿素降解直观表现。而通过电子扫描显微镜观察野生型和突变体M144的叶绿体结构，发现与野生型

中国农业科学院硕士学位论文第三章结果与分析15相比，M144叶片中的叶绿体数量和大小显著减少。并且，在M144的叶绿体中可以观察到更多的嗜锇颗粒和淀粉粒，以及更少的有序的基质片层结构，这表明在M144的叶绿体中存在严重的损伤，这也导致了M144的叶绿素降解（图3-3）。图3-3野生型和突变体M144的光合色素含量和叶绿体差异Fig.3-3ThedifferenceofphotosyntheticpigmentcontentandchloroplastbetweenthewildtypeandthemutantM144（A）野生型和突变体M144苗期叶片的光合色素含量；（B）野生型和突变体M144分蘖期叶片的光合色素含量；（C-F）野生型（C,D）和突变体M144（E,F）剑叶的叶绿体超微结构。C,叶绿体;OG,嗜锇颗粒;SG,淀粉粒;G,基粒类囊体。数据为平均值±标准差，重复数为3。*显著差异（P≤0.05）;**极显著差异（P≤0.01）。（A）PhotosyntheticpigmentcontentofleavesinthewildtypeandmutantM144atseedlingstage（means±SD,n=3）;（B）PhotosyntheticpigmentcontentofleavesinthewildtypeandmutantM144attilleringstage（means±SD,n=3）;（C-F）Ultrastructureofthechloroplastofflagleavesinthewildtype（C,D）andmutantM144（E,F）.C,chloroplast;OG,osmiophilicgranule;SG,starchgranule;G,granathylakoid.Valuesaremeans±SD,n=3.*SignificantlydifferentatP≤0.05;**SignificantlydifferentatP≤0.01.3.3突变体M144的光合参数变化在中鉴100抽穗后两周，测定野生型和突变体的光合参数，包括净光合速率（Netphotosyntheticrate，Pn）、气孔导度（Stomataconductance，Gs）、胞间CO2浓度（IntercellularCO2concentration，Ci）和蒸腾速率（Transpirationrate，Tr）等。结果表明，M144的Pn、Gs、Ci和Tr均有显著性降低，说明叶绿体畸

【参考文献】：
期刊论文
[1]Overexpression of SGR Results in Oxidative Stress and Lesion-mimic Cell Death in Rice Seedlings[J]. Huawu Jiang,Yaping Chen,Meiru Li,Xinglan Xu and Guojiang Wu? Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Sustainable Utilization,South China Botanical Garden,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510650,China.  Journal of Integrative Plant Biology. 2011(05)
[2]植物NAC转录因子的结构功能及其表达调控研究进展[J]. 柳展基,邵凤霞,唐桂英.  西北植物学报. 2007(09)
[3]杂交稻及其三系叶片衰老过程中SOD、CAT活性和MDA含量的变化[J]. 华春,王仁雷.  西北植物学报. 2003(03)
[4]大穗型水稻生育后期叶片和根系生理的特性[J]. 陈信波,廖爱君,罗泽民.  生命科学研究. 1999(03)



本文编号：3429493