【摘 要】
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水稻生殖期干旱胁迫直接导致巨幅减产甚至绝收,因此挖掘生殖期相关抗旱基因以此提高水稻抗旱能力迫在眉睫. OsCBSCBSPB1基因属于胱硫醚β合成酶(cystathionine beta synt
【机 构】
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湖北大学生命科学学院多倍体生物研究室,武汉430072
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水稻生殖期干旱胁迫直接导致巨幅减产甚至绝收,因此挖掘生殖期相关抗旱基因以此提高水稻抗旱能力迫在眉睫. OsCBSCBSPB1基因属于胱硫醚β合成酶(cystathionine beta synthase,CBS)结构域超家族.研究表明,该家族有可能广泛参与植物非生物胁迫应答,因此研究该基因的相关功能对解析水稻的抗旱机理具有重要意义.本实验以野生型和OsCBSCBSPB1基因的T-DNA插入突变体为材料,分析生殖期干旱胁迫时OsCBSCBSPB1的相关功能和调控路径.研究结果表明胁迫后保护酶类物质SOD、POD,渗透保护物质脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖均有上升,且野生型上升幅度要大于OsCBSCBSPB1；膜损伤物质MDA则相反；干旱处理5天后发现野生型根的活性以及根、茎、叶的相对含水量均高于oscbscbspbi；oscbscbspbi花粉育性和活性均显著低于其野生型.基因的表达模式分析显示其主要在花药中表达.上述结果说明该基因直接影响了水稻生殖期的抗旱能力.亚细胞定位结果表明OsCBSCBSPB1基因编码的蛋白是一种膜蛋白,极有可能参与植物逆境胁迫的信号转导.干旱胁迫时,野生型和oscbscbspbi的ABA的动态变化表现为相似的趋势,说明该基因可能通过不依赖ABA的信号通路调控抗旱能力.回补突变后OsCBSCBSPB1的表达量和野生型基本一致,且生殖期抗旱能力大幅提高,基本和野生型相似,进一步证实该基因和水稻抗旱性相关.DERB1A和DERB1E属于DREB1/CBF家族、AP59和AP37属于AP2/ERF 家族,前人研究表明上述基因的上调有助于增加植物的抗旱能力.干旱处理后上述基因在野生型中均高于oscbscbspbi,说明野生型抗旱能力要明显强于突变体.与ROS途径相关的基因APX2、SodA1、Cat能降解ROS,从而抑制ROS的积累,研究发现上述基因在野生型中显著高表达,表明该基因有可能参与调控ROS的积累进而提高水稻的抗旱能力.具体作用机制及信号通路有待进一步深入研究.
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