水稻OsDET1基因功能研究

发布时间：2017-12-25 20:13

本文关键词：水稻OsDET1基因功能研究　出处：《重庆大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本文研究水稻DE-ETIOLATED(OsDET1)基因在水稻生长发育中的生物学功能。分析OsDET1对诱导,胁迫等外界刺激的响应以及基因的时空表达模式。该研究分析OsDET1干扰,OsDET1超表达和过表达OsDET1-GFP转基因植株表型;研究OsDET1调控水稻生长发育,脱落酸(ABA)信号通路和ABA生物合成的机制。主要结论如下。OsDET1基因在水稻中泛在表达。OsDET1基因适量表达为水稻维持正常生长发育所必须,并且这种需要贯穿整个水稻生命周期。干扰OsDET1表达导致OsDET1RNAi转基因植株产生多样性的表型变化。干扰效率过高导致转基因植株死亡,或者后代种子不能正常萌发。并且OsDET1干扰严重降低转基因植株生物产量,导致小穗不育,降低产量。干扰OsDET1基因表达导致OsDET1 RNAi转基因植株对脱落酸(ABA)超敏感。OsDET1 RNAi转基因植株在正常条件下表现出ABA胁迫表型。黑暗和ABA诱导实验证明干扰OsDET1表达导致OsDET1 RNAi转基因植株对ABA超敏感。ABA信号在拟南芥中受PYR/PYL/RCAR ABA受体调控,作为COP10-DET1-DDB1-DDA1(CDDD)复合体的组件,DET1调节PYLs泛素化降解进而负调控ABA信号通路。我们使用酵母双杂交和双分子荧光杂交(BIFC)实验证明了水稻OsDET1和Os DDB1,Os COP10蛋白物理互作。同时发现Os DDA1和Os DDB1,Os PYL5物理互作。进一步检测发现OsDET1 RNAi转基因植株体内Os PYL5蛋白降解减缓。此外,OsDET1蛋白N端GFP标签影响CDD复合体正常功能。我们观察到OsDET1-GFP超表达转基因植株表现出ABA超敏感表型。而超表达OsDET1转基因植株OE-OsDET1对ABA的敏感性仅轻微上升。进一步分析发现OsDET1-GFP转基因植株体内Os PYL5蛋白降解减缓。这些证据证明了OsDET1通过PP2Cs-ABA-PYLs ABA信号通路负调控水稻ABA信号通路。OsDET1同时调控ABA生物合成。ABA失活基因在OsDET1 RNAi转基因植株中相比野生型表达上升,ABA合成相关基因表达下降;同时ABA含量降低。相反OE-OsDET1转基因植株中ABA失活基因表达相比野生型下降,ABA合成相关基因表达上升,叶片ABA含量上升。ABA在水稻中促进叶片表面蜡质层发育。OsDET1 RNAi转基因植株叶片表面蜡质层的发育受到抑制,相反OE-OsDET1转基因植株叶片表面蜡质层的发育受到促进。同时OE-OsDET1转基因植株也表现出ABA过敏感表型。OE-OsDET1转基因种子在正常情况下萌发速度下降;种子萌发对ABA敏感。并且OE-OsDET1转基因植株根和苗的对ABA过敏感;在受到ABA胁迫后植株根和苗的发育受到显著抑制。此外我们也发现OE-OsDET1转基因植株叶片在黑暗和ABA诱导中加速衰老。总之,OsDET1在水稻的生长发育中扮演重要的角色。OsDET1调控水稻ABA信号通路,OsDET1蛋白缺乏或者错误表达导致水稻体内PYLs-ABA-PP2C ABA信号通路增强,导致水稻对ABA超敏感;OsDET1同时正调控ABA的生物合成;OsDET1在水稻ABA信号通路调控中扮演了多重的重要角色。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q943.2

【参考文献】