水稻葉片早衰及鹽敏感基因OsLES的精細(xì)定位及生理分析.pdf

1、水稻是世界上最重要的糧食作物之一，也是我國60％以上人口的主食。在我國，隨著人口的不斷增加和土地面積的減少，對于水稻產(chǎn)量增加的要求越來越迫切。因此，培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)水稻品種，不斷提高水稻單產(chǎn)，是確保我國糧食安全的第一重任。
　　葉片是水稻最重要的光合器官，據(jù)理論推算，水稻籽粒灌漿的60％-80％營養(yǎng)物質(zhì)來自葉片的光合作用。因此水稻抽穗到灌漿期間，功能葉的過早衰老，將影響水稻灌漿速度，進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。研究表明，若在水稻籽粒灌漿

2、后期設(shè)法延長水稻功能葉片的壽命1天，稻谷產(chǎn)量可以增加1％-2％左右。因此，開展水稻葉片衰老相關(guān)研究對于揭示衰老的分子機(jī)理，培育抗衰老高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻品種具有重要的意義。本課題組利用60Co輻射誘變中秈品種自選1號，獲得了一個隱性突變的葉片早衰及鹽敏感突變體osles((o)ryza(s)ativa(l)eaf(e)arly-senescence and(s)alt-sensitive，osles)。利用圖位克隆方法成功分離出了該基因(OsL

3、ES)，為進(jìn)一步闡明葉片早衰的分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。主要研究結(jié)果如下:
　　1 osles突變體的表型及其主要農(nóng)藝性狀
　　osles突變體從分蘗期開始葉片就出現(xiàn)早衰，主要表現(xiàn)為葉尖和葉邊緣變黃，伴有紅褐色斑點(diǎn)。與野生型相比，osles突變體的株高、有效穗、每穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率、籽粒的寬度均顯著降低，其中株高、每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率下降最多。
　　2 osles突變體的耐鹽特性
　　在100mmol L-1 NaCl脅

4、迫下處理7天后，osles突變體葉片卷曲枯萎，而且植株高度和生物量顯著下降。恢復(fù)生長5天后，有12.4％的突變體萎焉枯死，而且處理后的突變體生長速度明顯慢于處理后的野生型對照。
　　3 osles突變體的主要生理生化分析
　　與野生型相比，突變體除倒1葉外，倒2葉和倒3葉在分蘗期的葉綠素含量均顯著降低，而POD活性則在倒1葉、倒2葉和倒3葉中依次顯著升高;突變體3片葉片的MDA含量均高于野生型15％左右。除倒1葉外，突變體的

5、SOD活性均顯著高于野生型。此外，突變體和野生型三片葉中的可溶性蛋白含量依次下降，但突變體的倒1和倒2葉中的可溶性蛋白含量顯著高于野生型，而倒3葉則相反。
　　4 osles突變體葉片的掃描和透射電鏡觀察
　　掃描電鏡結(jié)果顯示，osles突變體抽穗期劍葉葉片上、下表面氣孔數(shù)較野生型均明顯增多，突變體下表面光滑無刺毛，野生型下表面粗糙有刺毛。透射電鏡結(jié)果顯示，與野生型相比，突變體抽穗期劍葉葉綠體發(fā)生皺縮，類囊體邊緣模糊嚴(yán)重腫脹

6、，出現(xiàn)大量解體現(xiàn)象，葉綠體內(nèi)形成大量嗜鋨顆粒。
　　5 osles突變體的種子萌發(fā)
　　種子萌發(fā)結(jié)果顯示，在正常情況下野生型種子最終的發(fā)芽率比突變體高29％，而經(jīng)100mM NaCl、200mM NaCl和10％ PEG6000、20％ PEG6000處理后，突變體種子的發(fā)芽率顯著低于野生型，特別是在200mM NaCl和20％PEG6000處理下，突變體種子發(fā)芽率分別僅有4％和8％，分別比野生型降低了96％和70％。

7、>　　6 OsLES基因的定位
　　遺傳分析表明osles突變體表型受一隱性基因控制，借助圖位克隆的手段，將該基因定位于水稻第6號染色體長臂上210kb物理距離范圍內(nèi)。經(jīng)基因組測序發(fā)現(xiàn)，osles突變體中在210kb的候選區(qū)間內(nèi)一注釋基因LOC_Os06g45120（編碼液泡H+-ATPase-A）的ORF區(qū)發(fā)生1個堿基(C)缺失造成移碼突變。通過對定位群體F2中正常表型與早衰表型中該基因的重測序和酶切驗(yàn)證，證實(shí)在突變體中確實(shí)存在