OsNCED基因调控杂草稻耐盐机制的初探

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zhqs1
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杂草稻(Oryza sativa F.spontanea)与栽培稻伴生,在农田中常与栽培稻竞争水稻生长所需的各类自然资源;尽管如此,由于杂草稻遗传基础较复杂,经长期自然选择和人工选择,与栽培稻相比杂草稻富有多种抗性,使其成为一种不可多得的能用于水稻遗传改良的种质资源。脱落酸(ABA)是植物体内的一种胁迫激素,在调控水稻耐盐性方面有着重要作用;9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)是高等植物内源ABA生物合成途径中的关键限速酶。然而,如何利用NCED基因调控水稻的耐盐性并开发耐盐水稻仍是一个挑战。本研究利用已构建完成的OsNCED3和OsNCED5转基因株系(耐盐杂草稻WR04-6的OsNCED基因敲除系),深入分析WR04-6和转基因株系对外源ABA敏感性的差异,结合WR04-6和转基因株系在盐胁迫下形态,生理和抗逆基因表达水平上的差异,初步探索了NCED基因调控杂草稻耐盐的机制,为耐盐水稻的分子改良提供了线索。主要研究结果如下:1.Osnced3转基因株系耐盐性评价室内水培试验发现,在外源ABA处理下nced3-90突变体幼苗株高降低率较野生型提高了 0.89%-23.99%。不同浓度盐胁迫下nced3-90突变体幼苗存活率较野生型提高了8.33%-28.10%,生物量提高了 0.32%-19.42%,株高受盐胁迫抑制的程度也较低;此外,盐胁迫下nced3-90突变体渗透调节物质含量较野生型提高了 0.19%-14.51%,抗氧化酶活性提高了 0.18%-16.65%,还表现出较低的膜过氧化程度、ROS积累量和Na+/K+;同时nced3-90突变体多个抗逆相关基因表达量均高于野生型。而在外源ABA处理下nced3-17突变体幼苗株高降低率较野生型下降了 0.01%-7.76%。不同浓度盐胁迫nced3-17突变体幼苗存活率较野生型下降了 0.33%-28.15%,生物量下降了 2.62%-36.14%,株高受盐胁迫抑制的程度也较高;此外,盐胁迫下nced3-1 7突变体渗透调节物质含量较野生型下降了 0.85%-16.76%,抗氧化酶活性下降了 0.07%-18.87%,还表现出较高的膜过氧化程度、ROS积累量和Na+/K+;同时nced3-17突变体多个抗逆相关基因表达量均低于野生型。2.Onced5转基因株系耐盐性评价本研究结果显示,在外源ABA处理下Onced5转基因株系幼苗株高降低率较野生型提高了 2.23%-20.37%。不同浓度盐胁迫下Onced5转基因株系幼苗存活率较野生型提高了2%-64.8%,生物量提高了 2.16%-34.80%,株高受盐胁迫抑制的程度也较低;此外,盐胁迫下Onced5转基因株系渗透调节物质含量较野生型提高了 0.51%-16.35%,抗氧化酶活性提高了 0.16%-18.78%,还表现出较低的膜过氧化程度、ROS积累量和Na+/K+;同时Onced5转基因株系多个抗逆相关基因表达量高于野生型。3.OsNCED家族的基因冗余可能调控水稻的耐盐性本研究检测了盐胁迫下WR04-6、Osnced3和Osnced5转基因株系幼苗叶片在盐胁迫下OsNCED基因家族其他成员的基因表达水平;结果显示,盐胁迫诱导OsNCED4基因表达量发生变化,其中nced3-90突变体和Osnced5转基因株系幼苗在盐胁迫下叶片OsNCED4基因表达量较野生型分别提高了 37.64%-92.08%和0.98%-190.51%,而nced3-17突变体OsNCED4基因表达量较野生型下降了 1.07%-84.29%。因此本研究推测OsNCED家族的基因冗余可能调控水稻的耐盐性,盐胁迫诱导的OsNCED4基因表达是改变水稻耐盐性的原因。
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