水稻SKIP同源基因的功能研究.pdf

1、水稻是全世界最重要的糧食作物之一。干旱和高鹽等非生物逆境對于作物的產(chǎn)量和品質(zhì)都有重要的影響。水稻種植的大量需水和我國水資源的嚴(yán)重缺乏之間的矛盾，已成為制約我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的瓶頸。因此抗旱育種，利用基因工程改造水稻的抗逆性意義重大。深入了解植物的抗逆機(jī)制，并應(yīng)用抗逆應(yīng)答過程中的重要基因，可以改良植物的抗逆性。
　　 本研究對水稻干旱處理芯片中得到的抗逆相關(guān)候選基因的功能進(jìn)行了研究。通過對8個候選基因的表達(dá)譜分析，及其轉(zhuǎn)基因超表達(dá)植

2、株的抗逆性鑒定，篩選出對水稻抗逆改良有作用的OsSKIPa，并對其進(jìn)行了深入的功能研究。研究的主要結(jié)果如下：
　　 1．對8個抗逆相關(guān)候選基因構(gòu)建了超表達(dá)、抑制表達(dá)等遺傳轉(zhuǎn)化載體，并轉(zhuǎn)化粳稻品種中花11。
　　 2．分析了候選基因在不同的非生物逆境處理下的表達(dá)量變化。它們不同程度的受到多種逆境的誘導(dǎo)上升表達(dá)。
　　 3．通過對轉(zhuǎn)基因植株的苗期抗鹽篩選和成株期抗旱篩選，發(fā)現(xiàn)3個基因?qū)υ鰪?qiáng)水稻的抗逆性有貢獻(xiàn)。OsSK

3、IPa超量表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株的抗逆性明顯提高，將其作為本實(shí)驗的研究重點(diǎn)。
　　 4．SKIP基因存在于所有真核生物中。雖然基因結(jié)構(gòu)存在多樣性，但蛋白結(jié)構(gòu)非常保守，SKIP具有保守的SNW結(jié)構(gòu)域和另外4個結(jié)構(gòu)域、2個模體，且它的進(jìn)化與物種的進(jìn)化相一致。
　　 5．OsSKIPa在各組織器官組成型表達(dá)，在分生組織等細(xì)胞活力旺盛的區(qū)域表達(dá)量較高。受干旱、高鹽、低溫、機(jī)械損傷等非生物逆境，及ABA、水楊酸、茉莉酸、乙烯俐等逆境相關(guān)激

4、素的誘導(dǎo)上升表達(dá)。
　　 6．OsSKIPa可以互補(bǔ)釀酒酵母同源基因PRP45的缺失突變，挽救其致死的表型，因此OsSKIPa可能參與了pre-mRNA的剪接過程。
　　 7．OsSKIPa抑制表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株發(fā)芽率降低，全生育期生長受抑制，各項生長指標(biāo)均顯著低于野生型對照。從細(xì)胞水平分析，發(fā)現(xiàn)OsSKIPa抑制表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株的分生組織細(xì)胞活力明顯下降。
　　 8．OsSKIPa超量表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株苗期對ABA、高鹽

5、、高滲等脅迫抗性顯著增強(qiáng)。細(xì)胞形態(tài)觀察發(fā)現(xiàn)，在逆境脅迫后對照植株細(xì)胞趨于死亡時，OsSKIPa超量表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株的細(xì)胞仍可以維持旺盛的活力。
　　 9．OsSKIPa超量表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株苗期和成株期對不同程度的干旱脅迫都表現(xiàn)出顯著的抗性增強(qiáng)。通過對SOD比活力和MDA含量的測定，發(fā)現(xiàn)OsSKIPa超量表達(dá)可以提高轉(zhuǎn)基因水稻對ROS的清除能力。干旱脅迫后，OsSKIPa超量表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株中一些抗逆相關(guān)基因的表達(dá)量上升顯著高于相同處理

6、條件下的野生型對照。
　　 10．在OsSKIPa超表達(dá)和抑制表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株中都有大量基因的表達(dá)發(fā)生了變化，這種變化主要是由于RNA轉(zhuǎn)錄速率的變化引起的。這些基因主要可以分為三類：參與刺激響應(yīng)的基因（包括對生物脅迫、非生物脅迫和內(nèi)源刺激的響應(yīng)）、新陳代謝類的基因、細(xì)胞通訊類的基因。其中很多都可以被旱、鹽、冷等逆境誘導(dǎo)，并且它們的啟動子中具有多種ABA和逆境相關(guān)的順式元件被富集。
　　 11．OsSKIPa可以和35個不同