【摘 要】
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中国是世界上最大的粮食生产国和消费国,但我国还仍是世界粮食进口大国,在培育国际大粮商、提升粮食国际竞争力、打造全球化粮食品牌等方面仍显落后。制约这些条件最大的原因之一就是水稻病害的发生,影响着水稻的高产与优产。而在水稻生产中最严重的疾病之一就是水稻稻瘟病,它是最具破坏力的真菌性病害,每年可导致近10%-30%的粮食损失。因此探究和研究水稻抗病基因和机制是提高我国水稻产量和品质的重要工作之一。磷脂酰
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中国是世界上最大的粮食生产国和消费国,但我国还仍是世界粮食进口大国,在培育国际大粮商、提升粮食国际竞争力、打造全球化粮食品牌等方面仍显落后。制约这些条件最大的原因之一就是水稻病害的发生,影响着水稻的高产与优产。而在水稻生产中最严重的疾病之一就是水稻稻瘟病,它是最具破坏力的真菌性病害,每年可导致近10%-30%的粮食损失。因此探究和研究水稻抗病基因和机制是提高我国水稻产量和品质的重要工作之一。磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol,PI）是控制真核生物中各种生理过程的调节性脂质和一种关键的膜成分,是在所有植物和动物中发现的含肌醇脂质的前体。PI能够以不同的方式被磷酸化产生一系列的磷酸肌醇（phosphoinosidtide,PPI）。与其他真核生物一样,植物PI系统是新陈代谢的中心调节器,对缺乏某些PI物种的突变植物进行研究分析可以揭示它们的生理相关性,近几年已有研究证明了PI在胁迫适应以及花粉管和根毛的极性生长或保卫细胞功能中的作用研究,并且磷脂酰肌醇信号传导途径在植物种子萌发、生长生殖、衰老及对环境因子的响应中都起着重要的作用。这使植物PI系统成为一个及时的审查主题。随着PI在植物功能和发育的研究愈来愈多,详细了解它们如何影响植物细胞的生理机能可能会为影响植物生长提供新的机会,使用具有经济重要性的作物来探索更是对其作出了重要的贡献。因此,本文以水稻为研究对象,研究探索水稻磷脂肌醇在水稻生长发育、抗病性和光合作用中的影响。1.利用CRISPR/Cas9系统构建了Os PIS-ED敲除系突变体,采用潮霉素B（Hy B）初步鉴定了T0代突变体水稻的情况,初步鉴定后的T0代纯合植株繁种种植得到T1代突变体水稻。对T1代种植后的突变体植株提取叶片基因组g DNA,经过PCR技术对其进行筛选鉴定,最终获得了可稳定遗传的Os PIS-ED#24、Os PIS-ED#34两个突变体株系。2.将鉴定后的纯合的T1代突变体与野生型日本晴植株移栽至室外大田进行扩繁并收获T2代种子,观察记录Os PIS-ED#24、Os PIS-ED#34在整个生长时期的生长发育情况,并对突变体和野生型两者之间进行株高、根长、分蘖、穗长和光合作用的检测,从统计结果看,Os PIS-ED突变体植株的生长发育与野生型相比均出现了多效性缺陷,光合速率也明显降低,结果证明了水稻缺失磷脂酰肌醇后能够抑制水稻生长,对水稻的生长发育有负向调控的作用。3.将在田间繁种收获的T2代突变体水稻种子于培养箱催芽并移入温室培养。对其接种稻瘟病菌Guy11,研究发现,与野生型日本晴相比,突变体植株的发病情况更弱。证明了Os PIS-ED#24、Os PIS-ED#34突变体植株提高了对稻瘟病菌的抗性,通过这一结果,又对其进行了与调控PTI相关的活性氧爆发、胼胝质沉积、台盼蓝染色、防卫反应基因检测,实验结果均与表型结果一致,因此判断突变体株系负向调控稻瘟病的抗性。综上所述,本研究证明水稻缺失磷脂酰肌醇能够负向调控水稻的生长发育以及对稻瘟病的抗性,这一结果进一步阐明和研究植物PI系统对禾本科植物的影响,为磷酸肌醇在植物中的研究以及水稻在抗稻瘟病的漫漫路途中提供了新的研究途径和理论基础。
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