OsRhoGDI2過表達水稻雌雄蕊形成期幼穗的轉錄組分析.pdf

1、水稻OsRhoGDI2基因是從雌雄蕊形成期幼穗組織中分離的一種與水稻Rho蛋白OsRacD相互作用蛋白的編碼基因。本實驗室前期的轉基因實驗發(fā)現(xiàn)OsRhoGDI2的過表達對水稻穗長、穗粒數(shù)、結實率等產(chǎn)量性狀有顯著的影響;OsRhoGDI2基因的表達分析提示，該基因可能與水稻幼穗發(fā)育有關。本研究在此基礎上，對T4及T5代OsRhoGDI2過表達轉基因水稻進行篩選和鑒定，通過轉錄組測序技術比較野生型水稻和OsRhoGDI2過表達轉基因水稻雌雄

2、蕊形成期幼穗的差異表達基因，并通過后續(xù)的生物信息學分析，獲取造成OsRhoGDI2過表達轉基因水稻表型變化的分子基礎和相關過程，為深入研究控制水稻穗長、穗粒數(shù)、結實率的分子機制，闡明該基因在水稻穗發(fā)育中的功能奠定基礎。
　　采用PCR技術和qRT-PCR技術篩選、鑒定T4及T5代OsRhoGDI2過表達轉基因水稻，并對其產(chǎn)量相關性狀進行統(tǒng)計分析。結果表明，T4及T5代OsRhoGDI2過表達轉基因水稻96％以上植株為陽性植株，且在

3、轉基因水稻中，OsRhoGDI2基因的表達水平是對照組的2到5倍。對T4代轉基因水稻農(nóng)藝學統(tǒng)計分析顯示，其穗長比野生型平均變短約1cm，穗粒數(shù)平均多15粒。
　　選取T4代OsRhoGDI2基因過表達水稻和野生型水稻植株各3棵，取雌雄蕊形成期幼穗，進行轉錄組測序分析和比較。結果顯示，OsRhoGDI2基因過表達轉基因水稻與對照水稻幼穗組織中表達差異基因有584個，其中上調的差異基因有283個，下調的差異基因有301個;經(jīng)過KEGG

4、基因功能聚類分析發(fā)現(xiàn)，差異基因主要和內質網(wǎng)蛋白加工、淀粉和蔗糖代謝和碳代謝三個過程相關。對在轉基因水稻中上調差異基因的KEGG聚類分析發(fā)現(xiàn)，差異基因數(shù)最多的通路為核糖體、植物激素信號轉導和碳代謝通路，提示OsRhoGDI2基因過表達水稻表型上的變化可能與蛋白質的合成、糖代謝以及植物激素信號轉導等途徑有密切關系。采用qRT-PCR技術，對轉錄組測序篩選出的植物激素信號轉導和碳代謝途徑中的差異基因進行驗證，結果顯示與轉錄組測序結果符合的基因

5、高達85.7％，表明轉錄組測序的結果可信度較高。
　　取鑒定后的OsRhoGDI2基因過表達轉基因水稻T5代雌雄蕊形成期幼穗，測定IAA、ABA、CTK和JA4種植物激素的含量。結果顯示，與其相應的4個觀測指標IAA，ABA，ZR和MeJA在轉基因水稻中的含量均顯著性低于野生型水稻，提示IAA、ABA、CTK和JA含量的變化可能與水稻穗部表型的變化有關。
　　本研究對T4及T5代OsRhoGDI2過表達轉基因水稻進行了篩選和