水稻OsTIPs的功能及其分子机理研究

发布时间：2018-04-15 04:36

  本文选题：水稻 + 成花素　； 参考：《沈阳农业大学》2017年博士论文

【摘要】：在植物的整个生长过程中,开花是植物从营养生长进入生殖生长的重要标志,是由内在因素和外界环境共同决定的。拟南芥(Arabidopsis thaliana)是一个典型的低温长日照植物。光周期途径、春化途径、自主途径、赤霉素途径、FRIGIDA(FRI)途径和RNA polymerase Ⅱ associated factor 1(PAF 1)复合体途径调控拟南芥开花期。水稻(Oryza sativa)是短日照作物,短日照促进开花。水稻开花期(抽穗期)的早晚影响水稻的产量、品质和地区适应性,是非常重要的农艺性状。目前,已经发现了以Headingdate1(Hd1)和Early heading date 1(Ehd1)为关键因子的调控水稻抽穗期的分子机制。这些通路通过影响成花素基因heading date 3a(Hd3a)的表达调控水稻开花。成花素(Hd3a)在叶片中合成,通过韧皮部运输到生长点,调控水稻开花期。但是,水稻成花素运输的分子机制尚不清楚。在拟南芥中,FT-interacting protein 1(FTIP1)被证明通过与拟南芥的成花素(Flowering Locus T,FT)相互作用调节成花素运输,控制拟南芥的开花过程。但是,FTIP1在水稻中的同源基因是否参与成花素的运输未见报道。本项目利用反向遗传学的方法,研究了水稻中FTIP1同源基因的功能。主要的研究结果如下:1.水稻中OsTIPs基因与FTIP1高度保守。我们利用生物信息学的方法,在水稻中找到了拟南芥FTIP1的同源基因,并将其命名为OsTIPs基因家族,其中包括:OsTIP1、OsTIP5、OsTIP6、CsTIP7。序列比对和进化分析的结果表明,OsTIPs与FTIP1基因具有高度的保守性。他们编码的蛋白质都具有典型的C2结构域和跨膜结构域。但是,OsTIPs是否具有和FTIP1相似的功能,参与成花素蛋白质的运输尚不清楚。本项目主要研究了 OsTIP1和OsTIP6基因的功能。2.水稻OsTIP1和OsTIP6可以恢复拟南芥ftip1-2突变体的晚花表型。为了研究OsTIP1、OsTIP6和拟南芥FTIP1是否具有相似的功能,我们将水稻OsTIP1和OsTIP6基因转入拟南芥ftip1-2突变体中,并且对转基因株系的开花期进行观察。结果表明,OsTIP1和OsTIP6可以恢复拟南芥ftip1-2突变体的晚花表型,说明OsTIP1和OsTIP6与拟南芥FTIP1的功能相似。3.拟南芥中超表达OsTIP1和OsTIP6基因促进开花。为了研究OsTIP1和OsTIP6是否参与开花时间的调控过程,我们创制了超表达OsTIP1和OsTIP6的拟南芥转基因材料。超表达OsTIP1和OsTIP6的拟南芥转基因株系表现为早花表型。与拟南芥野生型(wildtype,WT)相比,超表达OsTIP1和OsTIP6拟南芥转基因株系的莲座叶数目明显减少,现蕾时间和第一朵花开放时间明显提前。分子水平的检测结果表明,CO、SOC1基因的表达水平上调,从而促进拟南芥开花。上述结果表明,超表达OsTIP1和OsTIP6基因参与拟南芥开花期的调控,预示着OsTIP1和OsTIP6基因可能参与水稻开花期的调控。4.OsTIP1和OsTIP6的表达模式和亚细胞定位分析。荧光定量RT-PCR和GUS染色的结果表明OsTIP1和OsTIP6在不同组织和器官都有表达,并且在生长点表达水平最高;在各个时期的表达情况有所不同,在分蘖时期出现表达高峰;另外,OsTIP1和OsTIP6的表达具有昼夜节律性变化,OsTIP1在日本晴中的表达高峰出现在凌晨5时,在SN9816中在晚上20时-凌晨2时达到表达高峰;OsTIP6在日本晴中的表达高峰出现在凌晨5时,在SN9816中在晚上23时达到表达高峰。同时,利用激光共聚焦显微镜技术,我们对35S:GFP-OsTIP1和35S:GFP-sTIP6拟南芥恒定转化植株进行了亚细胞定位观察。结果表明,OsTIP1和OsTIP6编码的蛋白质定位在细胞膜上。5.OsTIP6基因促进水稻开花。研究发现ostip6T-DNA插入突变体表现为晚花的表型。分子水平检测的结果表明,ostip6突变通过抑制Hd3a、OsMADS14、Ehd1等基因的表达,从而,延迟水稻开花。说明,OsTIP6基因参与水稻开花期的调控,促进水稻开花。此外,ostip6突变还影响千粒重,穗重、二次枝梗数等产量相关的性状。
[Abstract]:Rice ( Oryza sativa ) is a typical low - temperature long - growing day plant . It has been proved that OsTIP1 and FTIP1 have a high degree of conservation . In Arabidopsis , it has been found that OsTIP1 and FTIP1 are highly conserved . The results showed that OsTIP1 and OsTIP6 genes were expressed in different tissues and organs . The results showed that OsTIP1 and OsTIP6 genes were expressed in different tissues and organs .

【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S511

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本文编号：1752577