水稻种子休眠性基因OsSDRF1的功能验证和分子机制研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sdqzdx
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
水稻种子休眠性是重要的农艺性状,与穗发芽抗性和种子安全贮藏密切相关,同时也关系到水稻的产量和稻谷品质,但是目前关于种子休眠和穗发芽抗性的机理依然不是很清楚。因此,进一步研究种子休眠性的分子机制以培育出具有适度休眠性的水稻优良品种,对保障种子生产和贮藏安全具有重要意义。本实验室前期对一个控制水稻种子休眠性的主效QTL Sd7-1进行了精细定位,将其定位在LCB14与LCB5区间约48.9 kb的范围内,包含9个候选基因并初步确定了ORF6(OsSDRF1,Seed Dormancy Related F-box gene)为目标基因。本研究在上述基础上,首先验证OsSDRF1基因调控种子休眠的生物学功能,并进一步对OsSDRF1基因的序列和结构特征、基因表达和调控、亚细胞定位、分子机制进行了深入的研究,主要结果如下:1、分别以休眠材料W22s和对照W0为转基因受体,利用CRISPR-cas9方法获得了OsSDRF1基因敲除的转基因水稻,通过PCR和测序鉴定获得纯合转基因植株。连续三个季节的表型鉴定表明,强休眠的W22s材料在敲除了OsSDRF1基因后休眠水平明显下降,表现出和弱休眠的W0相似的发芽率。例如,2018年早季,W22s的穗发芽率为8%,而对应的转基因株系穗发芽率在45-62%之间,W0的穗发芽率为35%。此外,将W0中的OsSDRF1基因敲除后,水稻也表现出更高的穗发芽率。以上结果证实,OsSDRF1基因在水稻种子休眠性调控中具有重要的功能。2、利用生物信息学手段对OsSDRF1进行序列结构特征分析,结果表明,OsSDRF1编码一个具有高亲水区的膜内蛋白,包含249个氨基酸,分子量是29.37k Da,等电点为9.7。在蛋白的N端第46-88个氨基酸的位置发现一个F-box结构域。系统进化树分析发现OsSDRF1蛋白与水稻中的其它F-box蛋白表现出较低的同源性,暗示水稻中F-box基因家族功能的多样性。3、通过Rice eFP和GENEVESTIGATOR分析发现,OsSDRF1基因在幼穗、发育和萌发的种子中丰富表达,并且随着种子的成熟表达量逐渐升高。定量PCR的结果也表明,在种子发育早期(5-15 d),OsSDRF1基因的表达量较低,中后期(20-35 d)表达量则快速上升,并在发育35 d的种子中达到峰值。同时也发现OsSDRF1基因的表达在休眠材料zgm30和对照W0之间存在显著差异。此外,通过GUS染色对启动子表达特征进行分析,发现OsSDRF1基因在吸胀12-48 h的种子胚芽部位特异性表达。进一步分析发现,启动子区域包含有植物激素、光和厌氧响应等顺式作用原件。蛋白质亚细胞定位实验表明OsSDRF1定位在细胞核中。4、代谢组分析表明,休眠材料zgm30和W0之间在氨基酸、生物碱、糖类、黄酮类、有机酸等代谢物含量上存在显著差异。进一步,我们对种子发育过程中的游离氨基酸进行检测,发现Leu、Trp和Arg等氨基酸在成熟种子中具有较高的含量。另外,在种子发育过程中Ala、Ile、Gly、His、Asp、Arg和Glu等氨基酸在zgm30和W0之间存在显著的差异,说明这些氨基酸是影响种子休眠的重要因子。植物激素测定表明,在种子发育过程中休眠的zgm30的IAA含量显著高于W0,而基因敲除的转基因株系GE54_3的IAA含量显著低于W0,推测OsSDRF1基因可能通过参与生长素的代谢途径来调控种子休眠。综上所述,本研究对水稻种子休眠性新基因OsSDRF1在种子休眠性调控中的功能进行了研究,初步揭示了OsSDRF1基因影响种子休眠的生理和分子机制,为开展分子设计育种,培育具有适度休眠性和穗发芽抗性的水稻品种奠定了基础。
其他文献
"图形的平移"是苏教版《数学》四年级下册第一单元第一课时的教学内容,学生在三年级时已经初步认识了平移,并且能够在棋盘上将棋子按照指定的要求进行平移。课前,我对几个班的学生进行了如下调查。1.数一数,正方形向()平移了()格。2.画出小船向右平移3格后的图形。课前调查结果表明,第1题学生对平移方向的判断不会出错,而数距离时出现了两种答案,一种是直接数点到点的格数,
期刊
锂离子电池因其能量密度高、自放电效应低、环境友好以及无记忆效应等优点,已被广泛使用于便携式电子设备以及新一代能源汽车等领域。新能源汽车的发展对电池电极材料的能量密度、安全性、循环寿命以及成本提出了更高的要求。无定形硅氧化物(Si Ox)负极材料具有工作电压低及高的放电比容量,且比纯Si材料价廉,循环稳定性更好而被认为是最有应用前景的锂离子动力电池负极材料。但目前将Si Ox实际运用于锂离子电池负极
聚氨酯(PU)是最通用的聚合物之一,并已广泛用于各种领域。但是,传统的聚氨酯产品通常含有大量的有机溶剂,对人体健康和环境有害。人们越来越关注挥发性有机化合物(VOCs)和有害空气污染物(HAPs)的排放,这引起了人们对水性聚氨酯产品开发的浓厚兴趣。水性聚氨酯是环保型的,具有卓越的性能。通常,通过二异氰酸酯与多元醇的逐步增长聚合形成的聚氨酯是疏水的。因此,为了将聚合物分散在水中,必须使用乳化剂。二羟
近年来,由于含过渡金属配阴离子的配合物具有多元化的结构,其在磁性、光学、催化等领域有着良好的潜在的应用前景,越来越多的学者投入到含二硫烯类、卤素类配体的过渡金属配合物的研究中。本论文以含这两类配体的过渡金属配阴离子,结合取代苄基吡啶、苄基三苯基鏻、取代苄基三(4-甲氧基)苯基鏻、1,1′-乙基-2,2′-二联吡啶,苄基-4氨基吡啶阳离子,合成了共14种配合物,其中7种已知结构。并用红外、紫外-可见
近年来鸡肉安全问题引起人们广泛关注,兽药残留是影响鸡肉安全的一个重要因素,其中鸡肉中抗生素和抗病毒药物残留问题尤为突出,目前针对违禁兽药的快速、灵敏的免疫检测技术发展迅猛。违禁兽药金刚烷胺(Amantadine,AMA)、氯霉素(Chloramphenicol,CAP)、喹乙醇(Olaquindox,OLA)曾作为抗病毒药物或抗生素,被非法添至动物饲料、注射药剂及内服药剂中,用于养殖业中动物疾病的
随着科学技术的不断发展,对高容量、高稳定性、高安全性的电池产品需求也越来越旺盛。传统负极材料石墨的容量已经被开发到接近理论值。当前锂离子电池负极材料的质量比容量已经不能满足市场的需求。为了能够提升锂离子电池的容量,科研工作者正在探索新型的负极材料。其中,硅作为锂离子电池负极材料,其理论嵌锂容量高达4200 m Ah g-1,比传统石墨负极材料的质量比容量高出了10倍多(石墨的理论容量372 m A
荔枝(Litchi chinensis Sonn.)属无患子科荔枝属常绿乔木,是我国重要的南亚热带果树,种质资源丰富,其果实色、香、味俱佳,受到消费者广泛的喜爱。色泽是荔枝果实品质的重要组成部分,荔枝成熟时果皮着色主要是由花色素苷的积累引起。研究表明,MYB类调控因子在荔枝果皮花色素苷生物合成阶段起着非常重要的作用。本研究以荔枝基因组测序结果,以其他物种已经报道的花色素苷生物合成MYB负调控基因进
近些年,烟叶原料褐变现象比较严重,卷烟成品烟丝颜色偏深,导致烟叶工业可用性和卷烟产品质量下降,严重影响到卷烟产品的经济性。针对目前片烟醇化过程中人为评价烟叶褐变程度的缺陷,以广西中烟原料仓库醇化片烟为材料,分析不同褐变程度片烟色差色度值差异,建立片烟褐变程度判断模型。开展了不同醇化环境以及不同含水率片烟对片烟醇化影响的研究,分析了片烟醇化过程中原烟色素含量、颜色值、常规化学成分、游离氨基酸、多酚、
植保无人机作业具有效率高、质量好、适应性广、成本低和应付突发灾害能力强等特点,正越来越受到社会各界的广泛重视。但目前植保无人机存在有效载荷少、滞空时间短等问题,单架作业时必须配有专人操控和专人换药、充换电池等,对作业效率和能量利用率的提升产生较大影响,是当前制约植保无人机快速发展的重要因素之一。采用多无人机编队协同作业是提高解决上述问题的有效途径,本课题拟设计一种主从式(L-F,Leader-Fo
龙眼(Dimocarpus longan Lour.)是我国南方重要的特色水果,因成熟时生理代谢旺盛,且常受到多种病原菌侵染,采后容易发生品质劣变。因此,控制龙眼采后病害能有效控制龙眼采后果实的腐烂和劣变,对龙眼的采后保鲜有重要意义。很多研究都表明在植物受到病原菌侵染时分泌细胞壁降解酶抑制蛋白,研究认为这些抑制蛋白在植物抗病防御中起重要作用。目前研究地比较透彻的植物细胞壁降解酶抑制蛋白主要有多聚半