水稻OsAPX2抗壞血酸過氧化物酶基因功能及抗逆性分析.pdf

1、水稻是世界上重要的糧食作物,也是禾谷類作物研究的模式植物。在我國,水稻的播種面積占全國播種面積的30％左右,產(chǎn)量約占我國糧食總產(chǎn)的50％,在可耕地面積不斷減少,人口數(shù)量不斷增加的條件下,水稻產(chǎn)量是影響我國糧食安全的重要因素之一。但在雜交水稻育種以及超高產(chǎn)育種等目標實施后,水稻產(chǎn)量一直處于一個瓶頸發(fā)展階段。病蟲害,惡劣的自然環(huán)境等因素也影響水稻的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。因此,如何保證高產(chǎn)優(yōu)質品種在不同的自然環(huán)境條件下(如干旱、低溫以及鹽堿等環(huán)境脅迫)穩(wěn)

2、產(chǎn)就是目前育種家和生物學家研究的重要課題之一。
　　 本課題組在水稻(O.Sativa.L.spp.japonica,var nippobare)T-DNA插入突變庫中篩選獲得了一個抗壞血酸過氧化物酶基因(ascorbate peroxidase,APX2)受到破壞的突變體?？箟难徇^氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)是H2O2的清除劑,過氧化氫(H2O2)是一種活性氧,能通過Haber-Weiss反應

3、生成高度活潑的羥基自由基(-OH),從而導致細胞損傷,所以必須得到有效地清除。我們在前期研究功能互補的基礎上對OsAPX2功能進行了詳細的研究,得到了如下的研究結果:
　　 1、osapx2突變體表型分析及H2O2含量測定
　　 通過測定及研究分析發(fā)現(xiàn),osapx2突變體株高為63cm,只有野生型株高的1／2；葉片出現(xiàn)擬病斑,葉夾角偏大(野生型葉夾角大約5°,然而突變體的葉夾角能達到58°),并且H2O2含量升高,最高能

4、比野生型含量增大一倍。由此可以推測H2O2含量的升高可能是由于OsAPX2基因受到破壞的結果,而高含量的H2O2對水稻正常的生長發(fā)育是不利的,所以產(chǎn)生了osapx2的這種突變表型。
　　 2、OsAPX2過量表達植株的獲得,鑒定及其表達分析
　　 我們將OsAPX2 CDS置于35S啟動子的下游構建成過量表達載體,通過農(nóng)桿菌介導法將其導入到日本晴(野生型)誘導的愈傷組織中經(jīng)過篩選分化及生根后得到大量轉基因植株。經(jīng)PCR鑒

5、定得到60％以上的陽性轉基因水稻株系。陽性轉基因植株OsAPX2的表達分析表明,大部分轉基因植株的OsAPX2 mRNA水平得到了不同程度的提高。OsAPX2過量表達植株在大田中的農(nóng)藝性狀與野生型無異。
　　 3、OsAPX2過量表達植株能抵抗多種環(huán)境脅迫
　　 對OsAPX2過量表達植株分別進行了干旱、鹽、低溫以及高溫處理(以野生型和osapx2突變體作為對照),結果表明,OsAPX2過量表達植株脅迫條件下體內的H2O

6、2及丙二醛(MDA)含量上升不明顯。雖然過量表達植株的脯氨酸含量比在正常生長條件下的過表達植株增加多達10倍的量,但與野生型增加的30倍相比還是比較低。同時,對野生型和過量表達植株農(nóng)藝性狀分析表明,脅迫條件下(干旱、鹽、低溫以及高溫)對野生型的結實率影響較大(分別為15％、21％、25％和16％),雖然OsAPX2過量表達植株的結實率也下降(分別為46％、59％、35％和45％),但與野生型相比,至少也能保證一半的產(chǎn)量；其他農(nóng)藝性狀兩者