干旱脅迫下不同倍性水稻的生理差異及ABA相關(guān)基因表達比較.pdf

1、在植物的進化史上，通過基因組的加倍來適應自然環(huán)境是一條非常重要的途徑?；蚪M的倍增可以存儲更多的遺傳信息，從而使植物能更好的生存下來已是不爭的事實，然而并非基因組越大對生物體越有利。為了驗證不同倍性水稻的抗干旱能力，本研究利用自然發(fā)生的相同來源的單倍體、二倍體和三倍體水稻來研究不同倍性水稻的抗干旱脅迫能力。通過20％PEG培養(yǎng)液模擬自然干旱脅迫，測定不同倍性水稻植株葉片中的可溶性糖(SS)、可溶性蛋白、游離脯氨酸、丙二醛(MDA)和脫落

2、酸(ABA)等物質(zhì)含量及超氧化物岐化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性等生理指標的變化，并運用實時熒光定量PCR法檢測干旱脅迫下與ABA合成相關(guān)的六個基因OsCIPK15,Polcalcin、OsGASA2、OsCBL4、Myb和WGP1的表達量的變化，獲得如下結(jié)果：
　　 1.抗旱能力比較：觀測不同倍性水稻葉片枯黃和卷曲比例，單倍體的枯黃葉片占全植株的81％，二倍體為37％，三倍體為45％。根據(jù)表型變

3、化判斷不同倍性水稻對干旱脅迫的適應能力強弱順序為：二倍體＞三倍體＞單倍體。
　　 2.生理指標含量變化：通過測定水稻葉片中與抗旱相關(guān)的7個生理指標，我們發(fā)現(xiàn)，與對照相比，干旱脅迫下不同倍性水稻的可溶性糖(SS)、可溶性蛋白、游離脯氨酸、丙二醛(MDA)和脫落酸(ABA)等物質(zhì)含量增加，SOD、POD和CAT活性增強；三種不同倍性材料的可溶性蛋白在峰值時是對照的2.12倍(N)、2.08倍(2N)和1.45倍(3N)，可溶性糖含量

4、峰值時是對照的1.38倍(N)、1.41倍(2N)和1.18倍(3N)，游離脯氨酸峰值時是對照的2.65倍(N)、4.31倍(2N)和3.30倍(3N)，丙二醛含量峰值時是對照的3.44倍(N)、2.57倍(2N)和2.94倍(3N)，SOD峰值時是對照的1.41倍(N)、2.05倍(2N)和1.77倍(3N),CAT峰值時是對照的1.15倍(N)、1.44倍(2N)和1.16倍(3N),POD峰值時是對照的1.88倍(N)、1.86倍

5、(2N)和2倍(3N)。根據(jù)上述生理指標分析，二倍體水稻對干旱脅迫的適應能力強于三倍體，單倍體最弱。
　　 3.6個ABA相關(guān)基因的表達差異比較：通過實時熒光定量PCR對各基因進行相對定量，在正常情況下，二倍體的WGP1和OsCIPK15基因表達水平較高，分別是單倍體的3.74和3.04倍，三倍體的WGP1基因表達水平最高，是單倍體的12.83倍，單倍體的OsGASA2基因表達量高于二倍體和三倍體，其余的基因差異不明顯。脅迫條件

6、下，各個基因表達水平與對照相比，單倍體OsCBL4基因表達水平上升，其余基因表達水平變化不明顯。二倍體Myb和WGP1基因表達水平下降，OsCBL4、OsGASA2和OsCIPK15基因表達水平上升，Polcalcin基因表達水平變化不明顯，三倍體Myb和WGP1基因表達水平下降，OsCBL4、OsGASA2和OsCIPK15基因表達水平上升，Polcalcin基因表達水平變化不明顯。
　　 綜合上述結(jié)果，干旱脅迫下，二倍體的抗

7、旱能力最強，因為在脅迫條件下與脅迫能力最密切相關(guān)的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和游離脯氨酸含量的變化幅度都超過了單倍體和三倍體，且反映膜受損程度的MDA含量低于單倍體和三倍體；二倍體作為目前大多數(shù)物種的共同選擇，其基因表達的協(xié)調(diào)性完美的適應了目前的自然環(huán)境。三倍體可能因為多了一套染色體，導致其基因表達的整體協(xié)調(diào)能力要弱于二倍體，因而表現(xiàn)出一定不適應。而單倍體由于只有一套染色體，導致其生物表達量不足，在滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的生成，保護酶的表達等方