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RNAi抑制水稻WRKY10基因表达及转铁蛋白水稻铁胁迫耐受性分析
作 者: 窦彩虹
导 师: 郭泽建
学 校: 浙江大学
专 业: 植物病理学
关键词: 水稻 转录因子 OsWRKY10 dsRNA干涉 生长发育 铁蛋白 铁胁迫
分类号: S511
类 型: 博士论文
年 份: 2005年
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内容摘要
水稻T-DNA插入突变体Osdg生长发育缓慢,其T-DNA插入位点侧翼序列编码一WRKY类转录因子(OsRKY10),大田观测表明,Osdg生育期延长、植株矮化、分蘖数减少、穗长缩短、千粒重减轻、萌发速度减慢,呈现出明显的突变表型。然而,有资料表明,转录因子家族的T-DNA插入突变体很少能够观察到表型变化,因此,为了进一步明确插入位点的OsWRKY10基因是否为引起突变表型的基因,我们采用目的基因5’端、不含WRKY保守域、长度为300bp的cDNA片段,构建了抑制OsWRKY10基因表达的特异性dsRNA干涉重组表达载体pCam-35SWInW,并以农杆菌介导转化水稻(Oryza sativa L.subsp.japonica.,中花11),获得56个转基因植株。T1代干涉植株的大田种植和表型观测结果表明,56个干涉植株中,除14个株系外,其余株系或多或少出现了类似Osdg的表型,其中有17个株系出现较为明显的突变表型,表现为生育期延长、株高下降、分蘖数减少、穗长缩短等表型。可见抑制OsWRKY10基因的表达很可能延缓水稻的生长发育,该基因与引起Osdg突变表型的基因具有相似功能;说明突变体Osdg的突变表型很可能是由OsWRKY10基因突变所引起,该基因很可能参与控制着水稻的生育期及生长发育环节。 生长环境中过量的自由铁离子会使作物遭受毒害、严重影响产量,铁毒害之所以对植物造成伤害,是因为在铁胁迫条件下,植株体内有过多自由铁离子存在;铁蛋白(ferritin)是一类铁结合和储藏蛋白,其超量表达可以帮助植物清除体内多余自由铁离子。转铁蛋白水稻植株的铁胁迫实验表明,虽然在高铁浓度条件下,所有受试材料均表现出株高降低、叶绿素含量下降、质膜透性增加的趋势,但就胁迫组转基因材料和对照间比较来看,秀水11比转铁蛋白植株生长更慢、叶色更淡、膜透性值更高,二者在三项指标间的差异均达到显著水平,这就说明,转ferritin基因使水稻的铁胁迫耐受性明显增强。然而,出乎意料的是,胁迫组受试材料叶片内铁含量均大幅度提高,而且转基因材料和对照间在铁含量上并无显著差异;由此可见,在高铁浓度环境下,受试植株均被迫吸收大量铁离子,而且转基因植株和对照间并不因为材料本身的铁结合、储藏能力不同而表现出体内铁含量上的差异性。据此,我们分析推测,在高铁浓度条件下,植株是否表现出铁胁迫耐受性,和其体内积聚的铁离子浓度并无关系,关键在于其体内积聚的铁离子是以什么形式存在;此外,由于植株体内的铁含量明显受到环境中铁离子浓度的影响,所以通过ferritin超表达来提高植株铁含量是否完全可行尚需进一步探讨。
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全文目录
致谢 4-5 目录 5-7 摘要 7-8 Abstract 8-9 第一章 文献综述 9-25 1.1 WRKY转录因子 9-15 1.2 RNA干涉 15-21 1.3 植物过量铁胁迫 21-22 1.4 铁蛋白基因 22 1.5 研究内容和意义 22-25 第二章 突变体Osdg的田间表型观测与分析 25-33 2.1 材料 25 2.2 方法 25 2.3 结果与分析 25-28 2.3.1 Osdg生育期观察与分析 26 2.3.2 Osdg株高观测与分析 26 2.3.3 Osdg茎秆节间距观测与分析 26-27 2.3.4 Osdg分蘖数观测与统计 27 2.3.5 Osdg考种结果与分析 27 2.3.6 Osdg萌发速度观测与分析 27-28 2.4 讨论 28-33 第三章 特异性dsRNA干涉载体的构建 33-39 3.1 材料 33 3.2 方法 33-36 3.3 结果与分析 36-38 3.3.1 特异性dsRNA干涉载体的构建 36 3.3.2 重组表达载体的酶切鉴定 36 3.3.3 pCam-35SWInW表达载体结构 36 3.3.4 干涉载体的农杆菌转化及其PCR检测 36-38 3.4 讨论 38-39 第四章 干涉载体的水稻转化及转基因植株的获得 39-44 4.1 材料 39 4.2 方法 39-41 4.3 结果与分析 41 4.3.1 转基因植株的获得 41 4.3.2 转基因植株的PCR检测 41 4.4 讨论 41-44 第五章 干涉植株的田间表型观测与分析 44-54 5.1 材料 44 5.2 方法 44 5.3 结果与分析 44-46 5.3.1 干涉植株整体观察结果分析 44-45 5.3.2 干涉效果观察与分析 45 5.3.3 生育期观察与分析 45-46 5.3.4 株高观测与分析 46 5.3.5 分蘖数及穗长观测分析 46 5.4 讨论 46-54 第六章 转铁蛋白水稻铁胁迫耐受性分析 54-61 6.1 材料 54 6.2 方法 54-55 6.3 结果与分析 55-57 6.3.1 铁胁迫对转铁蛋白植株苗高的影响 55-56 6.3.2 铁胁迫对转铁蛋白植株叶片铁含量的影响 56 6.3.3 铁胁迫对转铁蛋白植株叶片叶绿素含量的影响 56 6.3.4 铁胁迫对转铁蛋白植株叶片质膜透性的影响 56-57 6.4 讨论 57-61 小结 61-62 参考文献 62-68 附录 68-73
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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 稻
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