论文部分内容阅读
高温影响水稻的生长发育,以及产量和品质。因此,发掘调控水稻耐热性的基因对提高水稻产量和品质有着极其重要的意义。植物类囊体膜的通透性与植物的耐热性有着紧密联系,有研究表明二半乳糖甘油酯合成酶DGD (digalactosyl-diacylglycerol synthase)基因对植物类囊体膜通透性有调控作用。为验证DGD基因是否与植物耐热性相关,本文开展了水稻DGD基因(OsDGD)耐热胁迫的表达分析和转基因水稻植株筛选的研究,取得了以下结果：(1) 通过分析拟南芥DGD(AtDGD1)基因的耐热表达情况,发现AtDGDl与冷、热胁迫有一定相关性。利用芯片分析拟南芥DGD基因在光温周期下的表达,结果发现其具有明显的节律性。通过TAIR网站发现拟南芥DGD基因的3个共表达基因,分别为At2g21320、At3g10420和At5g15450。(2) 比对AtDGDl基因序列,发现了序列高度一致的OsDGD2基因(LOC_Os11g05990)。OsDGD2位于11号染色体,长度为4773bp,其蛋白质含737个氨基酸残基。对水稻DGD基因启动子区域顺式作用元件分析发现其具有G-box、HSE和ABRE等逆境相关顺式作用元件。利用比较基因组学的方法对5个OsDGD同源基因进行比对,发现其均具有二半乳糖甘油二脂合成酶功能。通过构建系统进化树,发现该基因在多种物种中保守存在。(3) 基于生物信息网站STRING分析发现与OsDGD2蛋白功能协作的蛋白有10种,其中参与合成光合膜主要结构成分的单半乳糖甘油酯合成酶与OsDGD2的相互作用最强,表明DGD与叶绿体中类囊体膜的透性相关。(4) 通过生物芯片分析发现干旱胁迫和热胁迫对OsDGD表达起调控作用。OsDGD2、OsDGD3、OsDGD4和OsDGD5受干旱胁迫时表达明显上调,而OsDGD1表达下调。水稻响应热胁迫时,5个OsDGD基因的表达均明显下调。5个OsDGD基因在不同水稻材料中表达有差异。在日本晴,9311及N22中,OsDGD3和OsDGD4表达量均高’OsDGDl和OsDGD5表达量均低,而OsDGD2在日本晴及9311中表达量低,在N22中表达量高。对OsDGD响应光温周期的分析发现,OsDGDl、OsDGD2和OsDGD3的表达具有生物钟节律性,且其节律性不受光温周期循环的影响。(5) 通过实时定量PCR分析了在日本晴、9311和N22的幼穗分化至6-7期的剑叶中,该基因响应热胁迫的转录表达情况。结果发现在N22中,OsDGD1、OsDGD2、 OsDGD3和OsDGD4的表达量随热胁迫时间增加而升高,而在日本晴和9311中表达量降低。研究表明在9311和N22中OsDGD均被诱导,而在N22中的表达水平高于9311中,表明OsDGD与水稻耐热存在联系,是一个潜在的水稻耐热调控元件。(6) 以水稻日本晴为材料,对OsDGD2基因设计特异性引物,克隆启动子序列,将其连入含GUS的表达载体pCAMBIA1305-OsDGD中,构建OsDGD2启动子表达载体。构建含DGD特异片段的RNAi表达载体pCUbi1390-DGDR。将2个表达载体导入水稻中,获得T1代转基因水稻种子。