OsRhoGDI2過表達(dá)水稻雌雄蕊形成期幼穗的轉(zhuǎn)錄組分析.pdf

1、水稻OsRhoGDI2基因是從雌雄蕊形成期幼穗組織中分離的一種與水稻Rho蛋白OsRacD相互作用蛋白的編碼基因。本實(shí)驗(yàn)室前期的轉(zhuǎn)基因?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)OsRhoGDI2的過表達(dá)對(duì)水稻穗長、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率等產(chǎn)量性狀有顯著的影響;OsRhoGDI2基因的表達(dá)分析提示，該基因可能與水稻幼穗發(fā)育有關(guān)。本研究在此基礎(chǔ)上，對(duì)T4及T5代OsRhoGDI2過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻進(jìn)行篩選和鑒定，通過轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)比較野生型水稻和OsRhoGDI2過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻雌雄

2、蕊形成期幼穗的差異表達(dá)基因，并通過后續(xù)的生物信息學(xué)分析，獲取造成OsRhoGDI2過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻表型變化的分子基礎(chǔ)和相關(guān)過程，為深入研究控制水稻穗長、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率的分子機(jī)制，闡明該基因在水稻穗發(fā)育中的功能奠定基礎(chǔ)。
　　采用PCR技術(shù)和qRT-PCR技術(shù)篩選、鑒定T4及T5代OsRhoGDI2過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻，并對(duì)其產(chǎn)量相關(guān)性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，T4及T5代OsRhoGDI2過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻96％以上植株為陽性植株，且在

3、轉(zhuǎn)基因水稻中，OsRhoGDI2基因的表達(dá)水平是對(duì)照組的2到5倍。對(duì)T4代轉(zhuǎn)基因水稻農(nóng)藝學(xué)統(tǒng)計(jì)分析顯示，其穗長比野生型平均變短約1cm，穗粒數(shù)平均多15粒。
　　選取T4代OsRhoGDI2基因過表達(dá)水稻和野生型水稻植株各3棵，取雌雄蕊形成期幼穗，進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析和比較。結(jié)果顯示，OsRhoGDI2基因過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻與對(duì)照水稻幼穗組織中表達(dá)差異基因有584個(gè)，其中上調(diào)的差異基因有283個(gè)，下調(diào)的差異基因有301個(gè);經(jīng)過KEGG

4、基因功能聚類分析發(fā)現(xiàn)，差異基因主要和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工、淀粉和蔗糖代謝和碳代謝三個(gè)過程相關(guān)。對(duì)在轉(zhuǎn)基因水稻中上調(diào)差異基因的KEGG聚類分析發(fā)現(xiàn)，差異基因數(shù)最多的通路為核糖體、植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和碳代謝通路，提示OsRhoGDI2基因過表達(dá)水稻表型上的變化可能與蛋白質(zhì)的合成、糖代謝以及植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等途徑有密切關(guān)系。采用qRT-PCR技術(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序篩選出的植物激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和碳代謝途徑中的差異基因進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示與轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果符合的基因

5、高達(dá)85.7％，表明轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的結(jié)果可信度較高。
　　取鑒定后的OsRhoGDI2基因過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻T5代雌雄蕊形成期幼穗，測(cè)定IAA、ABA、CTK和JA4種植物激素的含量。結(jié)果顯示，與其相應(yīng)的4個(gè)觀測(cè)指標(biāo)IAA，ABA，ZR和MeJA在轉(zhuǎn)基因水稻中的含量均顯著性低于野生型水稻，提示IAA、ABA、CTK和JA含量的變化可能與水稻穗部表型的變化有關(guān)。
　　本研究對(duì)T4及T5代OsRhoGDI2過表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻進(jìn)行了篩選和