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利用osmads57改善稻瘟病抗性和芽孢杆菌Bam22对油菜根肿病的研究

利用OsMADS57改善稻瘟病抗性和芽孢杆菌Bam22对油菜根肿病的研究

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作者：张凯妮四川农业大学

学位级别：硕士

稻瘟病是水稻的重大病害之一,危害范围广且难以防治,对水稻生产造成严重威胁。MicroRNA(miRNA)作为一类非编码RNA,长度为20-24nt,其参与植物的生长发育,生物胁迫及非生物胁迫响应。我们实验室前期对稻瘟病抗病材料IRBLKm-Ts和感病品种... 详细信息

稻瘟病是水稻的重大病害之一,危害范围广且难以防治,对水稻生产造成严重威胁。MicroRNA(miRNA)作为一类非编码RNA,长度为20-24nt,其参与植物的生长发育,生物胁迫及非生物胁迫响应。我们实验室前期对稻瘟病抗病材料IRBLKm-Ts和感病品种丽江新团黑谷(LTH)中小RNA高通量测序分析发现miRNA参与植物抗性,同时筛选了在IRBLKm-Ts和LTH中积累有差异的miRNAs。miR444b.2在LTH中累积量上调,在IRBLKm-Ts中累积减少。构建miR444b.2过表达转基因水稻材料,发现转基因水稻对稻瘟病抗性减弱,分蘖数减少,靶基因Os02g49840转录被有效抑制。综合前期研究结果表明:miR444b.2负调水稻对稻瘟病抗性,同时负调水稻分蘖。本研究对miRNA444b.2的靶基因Os02g49840(osmads57)过表达水稻材料OXosmads57进行水稻稻瘟病抗性和农艺性状的研究。1、接种稻瘟病菌后,分析osmads57在LTH和IRBLkm-Ts中的差异表达,和LTH 0h比较,发现osmads57在IRBLkm-Ts中的表达量升高,在LTH中表达无显著差异。说明osmads57可能正调水稻稻瘟病抗性。OXosmads57接种稻瘟病菌后,和WT(Kitaake)比较发病程度较轻,菌丝侵染进程明显变缓。结果表明miR444b.2靶基因osmads57参与水稻对稻瘟病菌的响应。2、OXosmads57接种稻瘟病菌后,和WT相比,防御相关基因表达升高,H2O2累积量明显增多,表明osmads57正向调控稻瘟病抗性反应。3、OXosmads57农艺性状进行统计分析发现,株高、分蘖、单株产量、结实率等农艺性状无显著差异,仅粒长有差异。说明osmads57对水稻籽粒粒长表型有调控作用,但基本不影响其他水稻农艺性状。根肿病是油菜的重要土传病害,苗期和成株期均可发病,影响油菜的正常生长及产量。本文采用解淀粉芽孢杆菌Bam22拌种结合苗期灌根对油菜的促生效果和根肿病的防治效果进行研究,结果表明:通过芽孢杆菌Bam22拌种结合苗期灌根能够有效降低油菜根肿病的发病率,防治效果明显提高。油菜苗期T1、T2和CK比较发病率降低10%-20%,防治效果达到44%-52%,T1、T2和T3比较发病率降低4%-20%,防治效果提高20%-40%;油菜开花期T1、T2和CK比较发病率降低3%-10%,防治效果达到29%-51%;油菜产量显著增加,T1、T2和CK比较单株增产率达24%-34%,T1、T2和T3比较单株增产率提高0.5%-11%。该研究为油菜绿色防控提供较为可信的理论数据支持。

关键词：水稻 osmads57 OXosmads57 稻瘟病菌抗病农艺性状芽孢杆菌Bam22 油菜根肿病防治效果

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转录因子osmads57调控赤霉素代谢和水稻株高的研究

转录因子OsMADS57调控赤霉素代谢和水稻株高的研究

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作者：楚延利重庆大学

学位级别：硕士

水稻是主要的粮食作物,也是重要的单子叶模式植物。株高是决定产量的重要农艺性状之一。目前许多矮秆、半矮秆基因以及参与株高发育调控的转录因子已被挖掘,但其具体的作用机制并不十分清楚。MADS-box家族蛋白是植物中重要的转录因子。... 详细信息

水稻是主要的粮食作物,也是重要的单子叶模式植物。株高是决定产量的重要农艺性状之一。目前许多矮秆、半矮秆基因以及参与株高发育调控的转录因子已被挖掘,但其具体的作用机制并不十分清楚。MADS-box家族蛋白是植物中重要的转录因子。除调节花器官的发育,MADS-box转录因子还调节植物营养器官根、茎、叶的发育及对逆境的响应。osmads57是水稻MADS-box基因家族中的一员,主要在叶中表达且调控水稻的腋芽生长与冷防御,然而其在水稻株高发育中的功能尚未见报道。因此深入研究该基因在水稻株高发育中的功能及其调控机制,可为丰富MADS-box基因家族的功能提供科学依据。本研究以水稻T-DNA插入突变体osmads57为实验材料,研究了osmads57在水稻株高发育中的生物学功能及其作用的分子机制。主要研究工作如下:(1)osmads57突变体植株表现出半矮化及最上面节间伸长受阻的现象。无论在幼苗期还是成熟期,突变体植株都表现出半矮化表型;成熟期突变体植株的最上面节间显著缩短,且出现严重包穗的表型;突变体植株最上面节间的细胞长度显著变短;此外突变体还表现出开花延迟、结实率下降及种子萌发率低等表型。(2)osmads57突变体植株对赤霉酸(GA)的敏感性增强。在GA处理下,与野生型相比,突变体植株对GA的敏感性增强;osmads57基因的转录受GA合成抑制剂多效唑(PAC)诱导,但受GA抑制。(3)osmads57突变体植株中积累的GA水平较低。与野生型相比,突变体植株中的GA含量明显减少;此外osmads57影响赤霉素(GA)代谢相关基因的表达,突变体植株中GA生物合成基因的转录水平下调。(4)osmads57蛋白通过结合GA降解酶基因OsGA2ox3和EUI1的启动子序列直接调节OsGA2ox3和EUI1的表达。萤光素酶(LUC)活性分析实验表明,与对照组相比,当OsGA2ox3:LUC或EUI1:LUC与35S:osmads57共转化水稻原生质体时,LUC活性受到抑制,表明osmads57蛋白可以抑制OsGA2ox3和EUI1的表达。凝胶迁移阻滞试验(EMSA)表明osmads57蛋白结合OsGA2ox3和EUI1的启动子序列,从而直接调节OsGA2ox3和EUI1的基因表达。(5)osmads57影响株高发育相关基因的表达。RNA sequencing(RNA-seq)和荧光定量PCR(Q-PCR)分析结果表明,突变体植株中多个膨胀素基因的转录水平下调,并且与株高发育相关基因的转录水平也发生明显变化。以上结果表明:osmads57调控GA代谢相关基因的表达,从而影响GA含量及水稻株高的发育。本研究不仅在理论上阐明了osmads57调节水稻株高发育的分子机制,在实践上还可以为理想株型的培育提供理论指导。

关键词： osmads57 株高节间伸长 GA 水稻

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