異源表達Hvsusiba2秈稻 “明恢86”稻田甲烷減排研究.pdf

1、甲烷是主要的溫室氣體之一，稻田是最重要的農業(yè)甲烷排放源之一。稻米是世界三分之二人口的主糧，隨著對稻米的需求不斷增加，其栽種面積也將不斷擴大，必然會引起稻田甲烷排放量不斷增多。在滿足糧食需求的同時，降低稻田甲烷排放是當今科學家關注的熱點，但是目前的甲烷減排措施大多停留在栽培調控層面，具有一定的局限性而難以推廣。
　　稻田甲烷排放是水稻-土壤-微生物共同作用的結果。水稻生長過程中向土壤分泌的有機物以及根脫落物為土壤甲烷菌提供了豐富的底

2、物，長期淹水稻田造成的厭氧環(huán)境，為土壤產甲烷菌提供了理想生長環(huán)境，水稻田成為農業(yè)活動的主要甲烷排放源。影響稻田甲烷排放的因素眾多，其中，水稻品種是決定稻田甲烷的產生和排放的關鍵因素，遺傳因素決定的水稻品種間株型、根系以及光合代謝特征不同產生了品種間甲烷排放特征差異。因此，培育提高產量的同時又能降低甲烷排放的水稻品種，對于控制全球變暖和滿足日益增長的糧食需求具有重要意義。本研究利用經過驗證的具有調控植物淀粉合成代謝產物分配作用的大麥糖信號

3、轉錄因子Hvsusiba2，導入秈稻品種“明恢86”，研究其對秈型水稻甲烷排放和淀粉積累的影響，結果如下：
　　1.通過對28個T1代轉Hvsusiba2基因株系自交重組和分子檢測獲得兩個純合株系命名為“86R10-1”和“86R27-3”，均為單拷貝插入。其外源Hvsusiba2在轉基因水稻中高表達；且受Hvsusiba2調控，轉基因水稻幼嫩種子和莖鞘中淀粉合成相關基因如：焦磷酸化酶（AGPSIIb、UGP1）、淀粉合成酶（GB

4、SSII）、淀粉分支酶（BEI， BEIIa，BEIIb）、蔗糖合成酶（SUS1,SUS2）和蔗糖轉運蛋白（SUT1， SUT5）的表達顯著上調。
　　2.田間試驗顯示：“86R10-1”和“86R27-3”與“明恢86”的全生育期甲烷排放趨勢基本一致，特征為，隨著水稻生長呈波動上升并在開花期和灌漿期達到峰值；轉Hvsusiba2基因水稻的甲烷排放通量在大多數(shù)檢測時段顯著低于對照；全生育期內“86R10-1”和“86R27-3”的

5、平均排放量分別為2.93mg·m-2·h-1和的3.04mg·m-2·h-1，而“明恢86”甲烷平均排放量為4.2mg·m-2·h-1。
　　3.轉Hvsusiba2水稻甲烷減排效果顯著。與“明恢86”相比，全生育期內“86R10-1”平均減排量為1.27mg·m-2·h-1，平均減排率為30.2％，其中在水稻生長的開花期減排率達到最高達54.7%；“86R27-3”平均減排量為1.16mg·m-2·h-1，平均減排率為27.6%

6、，同樣在水稻開花期減排率達到65.9%。
　　4.稻田中6種主要產甲烷菌的豐度依次為Methanosaetaceae(Mst)＞Archaea(ARC)＞Methanogens(MET)＞Methanosarcinacea(Msc)≥Methanomicrobiales(MMB)＞Methanobacteriales(MBT)。與野生型相比，轉Hvsusiba2秈稻根土中產甲烷菌豐度顯著減少，其中MST減少最多，最大減少量出現(xiàn)在抽

7、穗期(1707.4±257.6)106 copies/g-干土。轉基因稻田的甲烷氧化菌Methytobacter/Methylosarcina（MBAC）和Methylosinus（TYPEⅡ）的量也有顯著降低。
　　5.轉Hvsusiba2秈稻地上部干重、實粒干重、實粒數(shù)、千粒重、穗數(shù)、分蘗數(shù)和株高等農藝性狀與野生型相比無顯著差異,而其成熟種子中的總淀粉含量顯著提高，“86R10-1”的總淀粉含量增加了8.76%，“86R27-