OsOFP5过表达转基因水稻农艺性状和油菜素甾醇响应的分析
油菜素甾醇（brassinosteroid，BR）是一类植物特有的甾醇类激素，调节细胞伸长、分裂和分化，对几乎所有的植物生长发育过程都起到重要的调控作用。水稻中的BR在调节株高、叶夹角大小、分蘖数、种子发育和灌浆、粒形等农艺性状中发挥至关重要的作用，越来越多的研究发现利用BR相关基因可显著提高水稻产量。卵形家族蛋白（OvateFamilyProteins，OFP）是植物中特有的一类转录因子家族，在植物生长发育和非生物胁迫响应中扮演重要角色。水稻基因组编码33个OFP蛋白，其中OsOFP1、OsOFP3、OsOFP8、OsOFP19和OsOFP22已经被报道参与BR信号传导，调控水稻株型和粒形等农艺性状，但OsOFP家族多数成员的功能是未知的。本研究鉴定了OsOFP5过表达转基因水稻的农艺性状及其油菜素甾醇响应的表型，分析了BR相关基因在OsOFP5过表达转基因水稻（OsOFP5-OE）中的表达模式，鉴定了OsOFP5蛋白与水稻OFP家族其它成员和BR信号传导蛋白之间的相互作用，明确OsOFP5参与调节水稻BR响应，进而调节水稻株型和粒形等农艺性状的功能。 主要研究结果如下： 1.生物信息学分析结果显示，OsOFP5蛋白含有保守的OVATE结构域，OsOFP5的启动子区含有BRRE等激素响应顺式作用元件。利用荧光定量PCR（Real-timequantitativepolymerasechainreaction，qRT-PCR）方法分析了OsOFP5基因的表达模式，发现其在发芽期和幼苗期的表达量远远高于其它时期，OsOFP5的表达响应BR和脱落酸（AbscisicAcid，ABA）的诱导，冷和盐胁迫也促进该基因的表达。在水稻原生质体中，OsOFP5定位于细胞核和细胞质中。 出一定的增产潜力，如株高增加，有助于提高生物产量；植株开张度不变，对栽培密度影响不大；二级支梗和穗粒数增加，籽实产量可能增加，但也伴随着结实率和粒重降低的不利表型。 3.与野生型相比，OsOFP5-OE幼苗株高降低，根系长度减少，第二叶倾角变大，这与高浓度BR抑制幼苗生长的表型相符。OsOFP5-OE胚芽鞘伸长和第二叶夹角倾斜生长对外源BR处理更敏感，说明OsOFP5过表达促进了转基因水稻中BR信号传导。OsOFP5-OE中BR生物合成酶基因表达量下调、BR分解代谢酶基因表达量上调，说明增强的BR信号传导反馈抑制了BR合成酶基因的表达、促进其分解代谢酶基因的表达。OsOFP5-OE中BR信号传导成员BZR1和DLT编码基因的表达量均上调。通过酵母双杂交和免疫共沉淀实验证实OsOFP5与OsOFP8发生互作。以上结果说明OsOFP5至少通过与OsOFP8互作参与调节BR响应，进而调节转基因水稻株高、穗型和粒形的发育。 4.对OsOFP5-OE幼苗进行转录组测序，结果显示超过半数的差异表达基因（Differentiallyexpressedgene，DEG）未有功能注释，有功能注释的DEG富集于催化活性、氧化还原等功能和生物学过程。OsOFP5过表达调节多个细胞色素P450编码基因的表达，其中两个差异表达极显著的基因LOC_Os03g13200和LOC_Os05g04500响应BR诱导。
水稻;油菜素甾醇;OFP转录因子;农艺性状;差异表达
吉林大学
硕士
作物学
边鸣镝
2023
中文
S511
2023-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）