论文部分内容阅读
程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)是植物发育过程中及环境胁迫情况下自身启动的重要程序。我们发现,在光敏粳稻品种中花11中,通过反义技术下调OsPDCD5基因的表达可以诱导雄性不育性。这种antisense-OsPDCD5转基因水稻的雄性不育特性是可逆转的,它由光周期决定。在自然长日照条件下(≥13.5 h光照),转基因水稻的花粉几乎全部败育且植株的生育期明显推迟,开花推迟4周左右。随着光周期的变短,当处于12.8h-13 h的光照条件下,转基因水稻的花粉育性逐渐恢复,可以达到10-30%的自交结实率。在短日照条件下(11-12h光照),转基因水稻的生育期与对照中花11相近,花粉可育率恢复到70-80%,并可达到与对照相近的结实率。RNA原位杂交显示antisense-OsPDCD5片段在转基因水稻的幼茎、幼叶、花药中均有表达,而且内源的OsPDCD5表达量与对照相比均有明显降低。Real-time quantitative PCR结果也显示:不同生长条件下的antisense-OsPDCD5转基因水稻中,内源OsPDCD5的表达水平均比相同条件下的对照要低。而且对照中花11中OsPDCD5的表达受光周期影响。不同发育时期的花药切片结果说明:在自然长日照条件下(≥13.5h光照),转基因水稻花药的四层壁细胞降解过程均比对照中花11缓慢,而且绒毡层细胞的程序性细胞死亡过程尤为延迟,导致在单核花粉期的小孢子内容物不能充实,最终形成典败型花粉。通过TERNEL检测,绒毡层细胞PCD过程的延迟被再次证实。转基因光敏不育水稻与其它粳稻品种杂交获得的F1代在长日照条件下能够不同程度的恢复育性,实现自我结实。这与F1代中转基因片段的拷贝数减半,内源OsPDCD5基因表达抑制程度降低紧密相关。这个通过基因工程的方法获得的光敏雄性不育系可应用到“两系法”育种中,用以生产杂交水稻。这种对环境无蛋白污染的不育系容易制备且容易自我繁殖,与传统的育种手段相比明显缩短了育种周期。而且PCD基因在水稻中是很保守的,该策略具有良好的应用前景和发展空间。