付玉营:亚精胺调控杂交水稻种子质量与耐热性的机理研究论文

付玉营:亚精胺调控杂交水稻种子质量与耐热性的机理研究论文

本文主要研究内容

作者付玉营(2019)在《亚精胺调控杂交水稻种子质量与耐热性的机理研究》一文中研究指出:高温热害在我国南方稻区频发,造成水稻(Oryzasativa L.)产量与品质下降。本研究旨在探寻亚精胺(Spd)参与调控高温胁迫下杂交水稻种子成熟的关键候选基因,并通过关键候选基因功能的研究,揭示Spd参与调控杂交水稻种子成熟过程种子质量与耐热性建成的具体机理。本研究以“Y两优689”杂交水稻为试验材料,在授粉后第3天对水稻穗部喷施外源Spd或其合成抑制剂环己胺(CHA),并于种子成熟前期施加高温,研究不同处理不同发育时期种子质量、内源多胺及淀粉代谢的变化;通过转录组测序分析,探索Spd调控成熟期间水稻种子耐热性建成的主要代谢过程及关键候选基因;采用遗传转化技术,研究关键候选基因OsSAP5(Stress associated protein)与植物耐热性关系,并探究OsSAP5与多胺之间可能的相互作用关系。本研究首次探讨了Spd参与调控种子成熟期间高温胁迫下水稻种子活力的作用机理,并初次探究了多胺与OsSAP5在提高植物耐热性方面可能的相互作用。主要研究结果如下:研究了外源Spd对成熟期间高温胁迫下杂交水稻种子质量的影响。外源Spd可显著降低成熟期间高温胁迫下完熟种子(授粉后35天)垩白粒率33.33%。与高温对照相比,外源Spd可显著提高完熟种子厚度、千粒重、幼苗干重和发芽指数,分别提高11.46%、18.38%、21.15%、36.96%。同时,Spd处理可显著降低高温胁迫下水稻种子MDA含量,并显著提高其POD活性。此外,外源Spd可提高成熟期高温胁迫下水稻种子SPDS、SPMS1及SPMS2表达水平,进而导致Spd和Spm的积累,同时显著提高直链淀粉及总淀粉含量。表明外源Spd可能通过调控水稻种子内源多胺和淀粉代谢以提高种子质量,减轻成熟期间高温胁迫对种子造成的损伤。研究了外源Spd参与调控水稻种子成熟期间耐热性建成的关键候选基因。通过转录组测序分析,外源Spd可显著调控水稻种子成熟过程中耐热性的建成,其可能机制如下:(1)刺激与光合作用相关基因(OsNPB,CHL9等)转录;(2)提高种子成熟相关糖代谢基因(OsTPP9,OsSSⅡ-3,OsSSI等)转录;(3)上调逆境相关基因(OsSAP5,OsSAP17等)及其他植物激素相关基因(OsARF1,OsARF17等)的表达以减轻高温造成的损伤,增强光合能力,提高种子活力,并增强种子耐热性。研究了OsSAP5参与转基因拟南芥耐热性的调控。OsSAP5蛋白主要定位于细胞核,并广泛存在于细胞各部位。转基因拟南芥种子在高温胁迫下存活率较高。高温胁迫处理后,转基因株系CAT、POD、APX酶活性显著提高,而MDA含量显著下降。同时,转基因株系可显著提高拟南芥中SPDS2和SPMS表达水平达3倍以上,导致Put含量下降及Spd和Spm含量提高。此外,成熟期间高温胁迫下,转基因株系种子粒重提高,且内源Spd和Spm上升。结果表明OsSAP5参与转基因拟南芥耐热性的调控可能通过提高抗氧化酶活性、降低膜脂过氧化程度以及调控多胺代谢过程等。研究了多胺与OsSAP5二者在提高植物耐热性方面可能的相互作用。高温胁迫下,外源Spd可显著提高转基因和突变体拟南芥种子的存活率及幼苗素质,并显著提高Ossap5突变体水稻种子活力及幼苗素质。说明外源Spd可显著提高拟南芥和水稻耐热性。同时,高温胁迫下外施Spd可显著上调突变体拟南芥和突变体水稻中SPDS和SPMS表达水平,导致Spd和Spm积累。说明多胺与OsSAP5之间可能存在协同作用以提高植物耐热性。综上表明,外源Spd可通过调节内源多胺和淀粉代谢,缓解成熟期间高温胁迫对水稻种子造成的损伤,并提高种子质量。受成熟期间高温胁迫下外源Spd调控的OsSAP5与植物耐热性密切相关,并可能与多胺协同作用参与植物耐热性建成。该研究结果不仅对其他作物有借鉴作用,也将有利于在遗传上改良水稻种子质量,为培育抗高温品种提供理论依据。

Abstract

gao wen re hai zai wo guo na fang dao ou pin fa ,zao cheng shui dao (Oryzasativa L.)chan liang yu pin zhi xia jiang 。ben yan jiu zhi zai tan xun ya jing an (Spd)can yu diao kong gao wen xie pai xia za jiao shui dao chong zi cheng shou de guan jian hou shua ji yin ,bing tong guo guan jian hou shua ji yin gong neng de yan jiu ,jie shi Spdcan yu diao kong za jiao shui dao chong zi cheng shou guo cheng chong zi zhi liang yu nai re xing jian cheng de ju ti ji li 。ben yan jiu yi “Yliang you 689”za jiao shui dao wei shi yan cai liao ,zai shou fen hou di 3tian dui shui dao sui bu pen shi wai yuan Spdhuo ji ge cheng yi zhi ji huan ji an (CHA),bing yu chong zi cheng shou qian ji shi jia gao wen ,yan jiu bu tong chu li bu tong fa yo shi ji chong zi zhi liang 、nei yuan duo an ji dian fen dai xie de bian hua ;tong guo zhuai lu zu ce xu fen xi ,tan suo Spddiao kong cheng shou ji jian shui dao chong zi nai re xing jian cheng de zhu yao dai xie guo cheng ji guan jian hou shua ji yin ;cai yong wei chuan zhuai hua ji shu ,yan jiu guan jian hou shua ji yin OsSAP5(Stress associated protein)yu zhi wu nai re xing guan ji ,bing tan jiu OsSAP5yu duo an zhi jian ke neng de xiang hu zuo yong guan ji 。ben yan jiu shou ci tan tao le Spdcan yu diao kong chong zi cheng shou ji jian gao wen xie pai xia shui dao chong zi huo li de zuo yong ji li ,bing chu ci tan jiu le duo an yu OsSAP5zai di gao zhi wu nai re xing fang mian ke neng de xiang hu zuo yong 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :yan jiu le wai yuan Spddui cheng shou ji jian gao wen xie pai xia za jiao shui dao chong zi zhi liang de ying xiang 。wai yuan Spdke xian zhe jiang di cheng shou ji jian gao wen xie pai xia wan shou chong zi (shou fen hou 35tian )e bai li lv 33.33%。yu gao wen dui zhao xiang bi ,wai yuan Spdke xian zhe di gao wan shou chong zi hou du 、qian li chong 、you miao gan chong he fa ya zhi shu ,fen bie di gao 11.46%、18.38%、21.15%、36.96%。tong shi ,Spdchu li ke xian zhe jiang di gao wen xie pai xia shui dao chong zi MDAhan liang ,bing xian zhe di gao ji PODhuo xing 。ci wai ,wai yuan Spdke di gao cheng shou ji gao wen xie pai xia shui dao chong zi SPDS、SPMS1ji SPMS2biao da shui ping ,jin er dao zhi Spdhe Spmde ji lei ,tong shi xian zhe di gao zhi lian dian fen ji zong dian fen han liang 。biao ming wai yuan Spdke neng tong guo diao kong shui dao chong zi nei yuan duo an he dian fen dai xie yi di gao chong zi zhi liang ,jian qing cheng shou ji jian gao wen xie pai dui chong zi zao cheng de sun shang 。yan jiu le wai yuan Spdcan yu diao kong shui dao chong zi cheng shou ji jian nai re xing jian cheng de guan jian hou shua ji yin 。tong guo zhuai lu zu ce xu fen xi ,wai yuan Spdke xian zhe diao kong shui dao chong zi cheng shou guo cheng zhong nai re xing de jian cheng ,ji ke neng ji zhi ru xia :(1)ci ji yu guang ge zuo yong xiang guan ji yin (OsNPB,CHL9deng )zhuai lu ;(2)di gao chong zi cheng shou xiang guan tang dai xie ji yin (OsTPP9,OsSSⅡ-3,OsSSIdeng )zhuai lu ;(3)shang diao ni jing xiang guan ji yin (OsSAP5,OsSAP17deng )ji ji ta zhi wu ji su xiang guan ji yin (OsARF1,OsARF17deng )de biao da yi jian qing gao wen zao cheng de sun shang ,zeng jiang guang ge neng li ,di gao chong zi huo li ,bing zeng jiang chong zi nai re xing 。yan jiu le OsSAP5can yu zhuai ji yin ni na gai nai re xing de diao kong 。OsSAP5dan bai zhu yao ding wei yu xi bao he ,bing an fan cun zai yu xi bao ge bu wei 。zhuai ji yin ni na gai chong zi zai gao wen xie pai xia cun huo lv jiao gao 。gao wen xie pai chu li hou ,zhuai ji yin zhu ji CAT、POD、APXmei huo xing xian zhe di gao ,er MDAhan liang xian zhe xia jiang 。tong shi ,zhuai ji yin zhu ji ke xian zhe di gao ni na gai zhong SPDS2he SPMSbiao da shui ping da 3bei yi shang ,dao zhi Puthan liang xia jiang ji Spdhe Spmhan liang di gao 。ci wai ,cheng shou ji jian gao wen xie pai xia ,zhuai ji yin zhu ji chong zi li chong di gao ,ju nei yuan Spdhe Spmshang sheng 。jie guo biao ming OsSAP5can yu zhuai ji yin ni na gai nai re xing de diao kong ke neng tong guo di gao kang yang hua mei huo xing 、jiang di mo zhi guo yang hua cheng du yi ji diao kong duo an dai xie guo cheng deng 。yan jiu le duo an yu OsSAP5er zhe zai di gao zhi wu nai re xing fang mian ke neng de xiang hu zuo yong 。gao wen xie pai xia ,wai yuan Spdke xian zhe di gao zhuai ji yin he tu bian ti ni na gai chong zi de cun huo lv ji you miao su zhi ,bing xian zhe di gao Ossap5tu bian ti shui dao chong zi huo li ji you miao su zhi 。shui ming wai yuan Spdke xian zhe di gao ni na gai he shui dao nai re xing 。tong shi ,gao wen xie pai xia wai shi Spdke xian zhe shang diao tu bian ti ni na gai he tu bian ti shui dao zhong SPDShe SPMSbiao da shui ping ,dao zhi Spdhe Spmji lei 。shui ming duo an yu OsSAP5zhi jian ke neng cun zai xie tong zuo yong yi di gao zhi wu nai re xing 。zeng shang biao ming ,wai yuan Spdke tong guo diao jie nei yuan duo an he dian fen dai xie ,huan jie cheng shou ji jian gao wen xie pai dui shui dao chong zi zao cheng de sun shang ,bing di gao chong zi zhi liang 。shou cheng shou ji jian gao wen xie pai xia wai yuan Spddiao kong de OsSAP5yu zhi wu nai re xing mi qie xiang guan ,bing ke neng yu duo an xie tong zuo yong can yu zhi wu nai re xing jian cheng 。gai yan jiu jie guo bu jin dui ji ta zuo wu you jie jian zuo yong ,ye jiang you li yu zai wei chuan shang gai liang shui dao chong zi zhi liang ,wei pei yo kang gao wen pin chong di gong li lun yi ju 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自浙江大学的付玉营,发表于刊物浙江大学2019-09-18论文,是一篇关于高温胁迫论文,亚精胺论文,种子质量论文,胁迫相关蛋白论文,耐热性论文,浙江大学2019-09-18论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自浙江大学2019-09-18论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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