Low silicon rice gene 1調(diào)節(jié)水稻抗UV-B輻射的機(jī)制研究.pdf

1、硅是地殼中含量第二豐富的礦質(zhì)元素,同時(shí)也是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的有益礦質(zhì)元素,其能夠提高植物對(duì)生物和非生物脅迫的抗性。水稻是吸收硅較多的作物之一,硅能夠促進(jìn)水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn),提高水稻抗病、抗蟲、抗干旱、抗倒伏等特性。本研究發(fā)現(xiàn),自然光照條件下,缺硅培養(yǎng)的UV-B抗性水稻Lemont葉片的苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia lyase,PAL)和光裂解酶(Photolyase)基因的表達(dá)以及總酚、類黃酮的含量都低于正常

2、硅營(yíng)養(yǎng)條件下的Lemont水稻;UV-B輻射下,上述指標(biāo)在兩種硅營(yíng)養(yǎng)處理的Lemont水稻中都增加或增強(qiáng),但缺硅培養(yǎng)的水稻仍顯著低于正常硅營(yíng)養(yǎng)條件下的水稻,此結(jié)果暗示硅能夠調(diào)節(jié)水稻抗UV-B輻射能力。水稻吸收硅是以根系Low,silicon rice genel(Lsil)編碼的類NOD26通道蛋白為轉(zhuǎn)運(yùn)載體,因此水稻根系吸收硅能力與Lsil基因的表達(dá)豐度有關(guān)。
　　 據(jù)此,進(jìn)一步克隆了水稻的Lsil基因,運(yùn)用RNA干擾(RNA

3、 interference,RNAi)和基因過(guò)量表達(dá)(Overexpression)技術(shù),分別抑制和增強(qiáng)水稻根系Lsil基因的表達(dá),獲得LsilRNAi和Lsil overexpression的轉(zhuǎn)基因Lemont水稻,結(jié)果表明LsilRNAi轉(zhuǎn)基因Lemont水稻的根系吸收硅能力和葉片硅含量均顯著降低,而Lsil overexpression的轉(zhuǎn)基因Lemont水稻則顯著增加;進(jìn)一步以野生型Lemont水稻為對(duì)照材料,研究Lsil對(duì)水稻

4、抗UV-B輻射的調(diào)節(jié)機(jī)制。研究結(jié)果表明,正常硅營(yíng)養(yǎng)條件下,抑制水稻Lsil基因表達(dá),其葉片PAL、photolyase基因表達(dá)下調(diào),總酚、類黃酮含量降低,此結(jié)果與缺硅培養(yǎng)下的野生型植株相似;過(guò)量表達(dá)Lsil基因,水稻葉片PAL、photolyase基因則增強(qiáng)表達(dá),總酚、總黃酮的含量顯著增加。UV-B輻射下,Lsil overexpression的轉(zhuǎn)基因水稻葉片PAL、photolyase基因表達(dá)、總酚、類黃酮仍高于相同處理下的野生型植株

5、,LsilRNAi轉(zhuǎn)基因水稻則相反。進(jìn)一步以Lsil overexpression的轉(zhuǎn)基因Dular(UV-B敏感型)水稻為材料,運(yùn)用SSH分別分析UV-B輻射下不同轉(zhuǎn)基因水稻較各自野生型植株的差異表達(dá)基因,結(jié)果顯示,UV-B輻射下,LsilRNAi轉(zhuǎn)基因水稻中的逆境響應(yīng)、系統(tǒng)解毒、光合作用、次生代謝、細(xì)胞生長(zhǎng)、分子修復(fù)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等相關(guān)基因較相同處理?xiàng)l件下的野生型植株均下調(diào)表達(dá),而這些基因在Lsil過(guò)量表達(dá)的轉(zhuǎn)基因水稻中的表達(dá)都高于野生