E3泛素连接酶OsSINAT5调控水稻抗旱机制研究

作     者：林宇丰 

作者单位：湖南农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戴良英

授予年度：2015年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：OsSINAT5 抗旱性 抗氧化 ABA 农艺性状 

摘      要：水稻是世界上最重要的粮食作物之一,干旱对水稻正常生长发育造成严重影响,因此水稻抗旱育种一直是遗传育种的重要研究目标。挖掘抗旱相关的功能基因并利用这些基因培育抗旱新品种,是在干旱条件下保障水稻产量最有效的途径。OsSINAT5是一个受干旱诱导的SINA泛素连接酶基因,过量表达OsSINAT5和RNAi抑制OsSINAT5转录水平分别削弱和增强水稻抗旱性。通过对OsSINAT5基因的抗旱机制研究,找出OsSINAT5负调控水稻干旱胁迫响应途径,可为改良和提高水稻的抗旱性提供理论依据和实践基础。研究表明,大部分抗旱基因和ABA信号途径有关。为了阐明OsSINAT5参与干旱胁迫调控的作用机制,本研究分析了OsSINAT5-RNAi转基因水稻品种日本晴植株对ABA的敏感性以及ABA途径抗旱标记基因DSM2和OsBZIP23的转录水平,发现OsSINAT5-RNAi植株与对照相比无明显差别,表明OsSINAT5负调控水稻抗旱性不依赖ABA途径。因此,本研究检测了干旱前后OsSINAT5-RNAi植株和对照相比体内抗氧化途径中抗旱基因DSM1、OsSIK1和OsSKIPa的转录水平变化,发现干旱处理3d和5d后OsSINAT5-RNAi植株体内这3个基因的转录水平明显高于对照植株。因此,OsSINAT5可能通过激活抗氧化途径增强水稻抗旱性。为了进一步验证这一结果,我们检测了干旱处理前后OsSINAT5-RNAi植株体内能提高抗旱性的抗氧化酶SOD、CAT和POD的活性。结果发现OsSINAT5-RNAi植株体内3种抗氧化酶活性上升幅度远远大于对照,且OsSINAT5-RNAi植株体内可导致抗旱性减弱的丙二醛(MDA)含量上升趋势明显低于对照。上述结果进一步验证了OsSINAT5主要是通过激活抗氧化系统,提高细胞内活性氧的清除能力以增强水稻抗旱性。为了研究OsSINAT5的应用价值,我们对转OsSINAT5-RNAi的粳稻品种日本晴和籼稻品种R996及其对照分别进行了农艺性状调查和分析。结果表明,OsSINAT5-RNAi植株的株高、穗长、每穗实粒数、每穗总粒数和单株产量与对照相比无明显差异,说明OsSINAT5被抑制后并不会影响植株的生长和产量,因此,OsSINAT5是一个具有遗传育种应用价值的抗旱基因。