【摘 要】
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水稻作为世界上主要的粮食作物之一,其种植和生产受到干旱、高温、冷害等非生物逆境的严重影响,而且人口持续增长和人类活动造成的环境破坏使得粮食安全的问题更加严峻。因此,挖掘抗逆相关基因、解析其遗传变异并应用于水稻抗逆性的遗传改良是十分必要的。本室已毕业郭子龙博士对533份水稻种质资源进行干旱试验得到的相关图像性状和传统抗旱性性状的全基因组关联分析鉴定到了34个关联位点。本研究在此基础上,结合转录组、基
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水稻作为世界上主要的粮食作物之一,其种植和生产受到干旱、高温、冷害等非生物逆境的严重影响,而且人口持续增长和人类活动造成的环境破坏使得粮食安全的问题更加严峻。因此,挖掘抗逆相关基因、解析其遗传变异并应用于水稻抗逆性的遗传改良是十分必要的。本室已毕业郭子龙博士对533份水稻种质资源进行干旱试验得到的相关图像性状和传统抗旱性性状的全基因组关联分析鉴定到了34个关联位点。本研究在此基础上,结合转录组、基因芯片、代谢组等数据在其中四个位点挑选了23个候选基因,分别构建了这些候选基因的CRISPR突变体和超量表达材料,并完成了相关材料的基因型鉴定和表达量检测的鉴定。通过对这些遗传材料进行苗期干旱胁迫实验,发现PK17、PK20和PK22三个基因的突变体植株相对于野生型植株具有干旱敏感的表型,其中基因PK17编码磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶激酶（OsPPCK2）,本研究对OsPPCK2基因的功能做了更深一步的探讨。研究的主要结果如下:1.OsPPCK2突变体植株和超量表达植株相较野生型对干旱更敏感,而且OsPPCK2突变阻滞了植株的生长发育。2.OsPPCK2启动子区有丰富的自然变异,关联分析水稻群体的变异数据、干旱胁迫前后表达量变化以及表型值数据,并通过启动子活性验证找到了一些能够显著影响基因表达量的SNP变异。3.亚细胞定位结果显示OsPPCK2蛋白在细胞核和细胞质都有分布。4.OsPPCK2能够影响水稻脯氨酸的生物合成、PEPC活性和植株蒸腾速率5.通过体外磷酸化实验和质谱鉴定到了OsPPCK2的一个潜在底物OsPPC2b。
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