Low silicon rice gene 1調節(jié)水稻抗UV-B輻射的機制研究.pdf

1、硅是地殼中含量第二豐富的礦質元素,同時也是植物生長發(fā)育過程中的有益礦質元素,其能夠提高植物對生物和非生物脅迫的抗性。水稻是吸收硅較多的作物之一,硅能夠促進水稻高產、穩(wěn)產,提高水稻抗病、抗蟲、抗干旱、抗倒伏等特性。本研究發(fā)現(xiàn),自然光照條件下,缺硅培養(yǎng)的UV-B抗性水稻Lemont葉片的苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia lyase,PAL)和光裂解酶(Photolyase)基因的表達以及總酚、類黃酮的含量都低于正常

2、硅營養(yǎng)條件下的Lemont水稻;UV-B輻射下,上述指標在兩種硅營養(yǎng)處理的Lemont水稻中都增加或增強,但缺硅培養(yǎng)的水稻仍顯著低于正常硅營養(yǎng)條件下的水稻,此結果暗示硅能夠調節(jié)水稻抗UV-B輻射能力。水稻吸收硅是以根系Low,silicon rice genel(Lsil)編碼的類NOD26通道蛋白為轉運載體,因此水稻根系吸收硅能力與Lsil基因的表達豐度有關。
　　 據(jù)此,進一步克隆了水稻的Lsil基因,運用RNA干擾(RNA

3、 interference,RNAi)和基因過量表達(Overexpression)技術,分別抑制和增強水稻根系Lsil基因的表達,獲得LsilRNAi和Lsil overexpression的轉基因Lemont水稻,結果表明LsilRNAi轉基因Lemont水稻的根系吸收硅能力和葉片硅含量均顯著降低,而Lsil overexpression的轉基因Lemont水稻則顯著增加;進一步以野生型Lemont水稻為對照材料,研究Lsil對水稻

4、抗UV-B輻射的調節(jié)機制。研究結果表明,正常硅營養(yǎng)條件下,抑制水稻Lsil基因表達,其葉片PAL、photolyase基因表達下調,總酚、類黃酮含量降低,此結果與缺硅培養(yǎng)下的野生型植株相似;過量表達Lsil基因,水稻葉片PAL、photolyase基因則增強表達,總酚、總黃酮的含量顯著增加。UV-B輻射下,Lsil overexpression的轉基因水稻葉片PAL、photolyase基因表達、總酚、類黃酮仍高于相同處理下的野生型植株

5、,LsilRNAi轉基因水稻則相反。進一步以Lsil overexpression的轉基因Dular(UV-B敏感型)水稻為材料,運用SSH分別分析UV-B輻射下不同轉基因水稻較各自野生型植株的差異表達基因,結果顯示,UV-B輻射下,LsilRNAi轉基因水稻中的逆境響應、系統(tǒng)解毒、光合作用、次生代謝、細胞生長、分子修復、信號轉導等相關基因較相同處理條件下的野生型植株均下調表達,而這些基因在Lsil過量表達的轉基因水稻中的表達都高于野生