水稻OsTIPs的功能及其分子機(jī)理研究
本文選題:水稻 + 成花素; 參考:《沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文
【摘要】:在植物的整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中,開(kāi)花是植物從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的重要標(biāo)志,是由內(nèi)在因素和外界環(huán)境共同決定的。擬南芥(Arabidopsis thaliana)是一個(gè)典型的低溫長(zhǎng)日照植物。光周期途徑、春化途徑、自主途徑、赤霉素途徑、FRIGIDA(FRI)途徑和RNA polymerase Ⅱ associated factor 1(PAF 1)復(fù)合體途徑調(diào)控?cái)M南芥開(kāi)花期。水稻(Oryza sativa)是短日照作物,短日照促進(jìn)開(kāi)花。水稻開(kāi)花期(抽穗期)的早晚影響水稻的產(chǎn)量、品質(zhì)和地區(qū)適應(yīng)性,是非常重要的農(nóng)藝性狀。目前,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了以Headingdate1(Hd1)和Early heading date 1(Ehd1)為關(guān)鍵因子的調(diào)控水稻抽穗期的分子機(jī)制。這些通路通過(guò)影響成花素基因heading date 3a(Hd3a)的表達(dá)調(diào)控水稻開(kāi)花。成花素(Hd3a)在葉片中合成,通過(guò)韌皮部運(yùn)輸?shù)缴L(zhǎng)點(diǎn),調(diào)控水稻開(kāi)花期。但是,水稻成花素運(yùn)輸?shù)姆肿訖C(jī)制尚不清楚。在擬南芥中,FT-interacting protein 1(FTIP1)被證明通過(guò)與擬南芥的成花素(Flowering Locus T,FT)相互作用調(diào)節(jié)成花素運(yùn)輸,控制擬南芥的開(kāi)花過(guò)程。但是,FTIP1在水稻中的同源基因是否參與成花素的運(yùn)輸未見(jiàn)報(bào)道。本項(xiàng)目利用反向遺傳學(xué)的方法,研究了水稻中FTIP1同源基因的功能。主要的研究結(jié)果如下:1.水稻中OsTIPs基因與FTIP1高度保守。我們利用生物信息學(xué)的方法,在水稻中找到了擬南芥FTIP1的同源基因,并將其命名為OsTIPs基因家族,其中包括:OsTIP1、OsTIP5、OsTIP6、CsTIP7。序列比對(duì)和進(jìn)化分析的結(jié)果表明,OsTIPs與FTIP1基因具有高度的保守性。他們編碼的蛋白質(zhì)都具有典型的C2結(jié)構(gòu)域和跨膜結(jié)構(gòu)域。但是,OsTIPs是否具有和FTIP1相似的功能,參與成花素蛋白質(zhì)的運(yùn)輸尚不清楚。本項(xiàng)目主要研究了 OsTIP1和OsTIP6基因的功能。2.水稻OsTIP1和OsTIP6可以恢復(fù)擬南芥ftip1-2突變體的晚花表型。為了研究OsTIP1、OsTIP6和擬南芥FTIP1是否具有相似的功能,我們將水稻OsTIP1和OsTIP6基因轉(zhuǎn)入擬南芥ftip1-2突變體中,并且對(duì)轉(zhuǎn)基因株系的開(kāi)花期進(jìn)行觀察。結(jié)果表明,OsTIP1和OsTIP6可以恢復(fù)擬南芥ftip1-2突變體的晚花表型,說(shuō)明OsTIP1和OsTIP6與擬南芥FTIP1的功能相似。3.擬南芥中超表達(dá)OsTIP1和OsTIP6基因促進(jìn)開(kāi)花。為了研究OsTIP1和OsTIP6是否參與開(kāi)花時(shí)間的調(diào)控過(guò)程,我們創(chuàng)制了超表達(dá)OsTIP1和OsTIP6的擬南芥轉(zhuǎn)基因材料。超表達(dá)OsTIP1和OsTIP6的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系表現(xiàn)為早花表型。與擬南芥野生型(wildtype,WT)相比,超表達(dá)OsTIP1和OsTIP6擬南芥轉(zhuǎn)基因株系的蓮座葉數(shù)目明顯減少,現(xiàn)蕾時(shí)間和第一朵花開(kāi)放時(shí)間明顯提前。分子水平的檢測(cè)結(jié)果表明,CO、SOC1基因的表達(dá)水平上調(diào),從而促進(jìn)擬南芥開(kāi)花。上述結(jié)果表明,超表達(dá)OsTIP1和OsTIP6基因參與擬南芥開(kāi)花期的調(diào)控,預(yù)示著OsTIP1和OsTIP6基因可能參與水稻開(kāi)花期的調(diào)控。4.OsTIP1和OsTIP6的表達(dá)模式和亞細(xì)胞定位分析。熒光定量RT-PCR和GUS染色的結(jié)果表明OsTIP1和OsTIP6在不同組織和器官都有表達(dá),并且在生長(zhǎng)點(diǎn)表達(dá)水平最高;在各個(gè)時(shí)期的表達(dá)情況有所不同,在分蘗時(shí)期出現(xiàn)表達(dá)高峰;另外,OsTIP1和OsTIP6的表達(dá)具有晝夜節(jié)律性變化,OsTIP1在日本晴中的表達(dá)高峰出現(xiàn)在凌晨5時(shí),在SN9816中在晚上20時(shí)-凌晨2時(shí)達(dá)到表達(dá)高峰;OsTIP6在日本晴中的表達(dá)高峰出現(xiàn)在凌晨5時(shí),在SN9816中在晚上23時(shí)達(dá)到表達(dá)高峰。同時(shí),利用激光共聚焦顯微鏡技術(shù),我們對(duì)35S:GFP-OsTIP1和35S:GFP-sTIP6擬南芥恒定轉(zhuǎn)化植株進(jìn)行了亞細(xì)胞定位觀察。結(jié)果表明,OsTIP1和OsTIP6編碼的蛋白質(zhì)定位在細(xì)胞膜上。5.OsTIP6基因促進(jìn)水稻開(kāi)花。研究發(fā)現(xiàn)ostip6T-DNA插入突變體表現(xiàn)為晚花的表型。分子水平檢測(cè)的結(jié)果表明,ostip6突變通過(guò)抑制Hd3a、OsMADS14、Ehd1等基因的表達(dá),從而,延遲水稻開(kāi)花。說(shuō)明,OsTIP6基因參與水稻開(kāi)花期的調(diào)控,促進(jìn)水稻開(kāi)花。此外,ostip6突變還影響千粒重,穗重、二次枝梗數(shù)等產(chǎn)量相關(guān)的性狀。
[Abstract]:Rice ( Oryza sativa ) is a typical low - temperature long - growing day plant . It has been proved that OsTIP1 and FTIP1 have a high degree of conservation . In Arabidopsis , it has been found that OsTIP1 and FTIP1 are highly conserved . The results showed that OsTIP1 and OsTIP6 genes were expressed in different tissues and organs . The results showed that OsTIP1 and OsTIP6 genes were expressed in different tissues and organs .
【學(xué)位授予單位】:沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類號(hào)】:S511
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,本文編號(hào):1752577
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