水稻品种HT54的抗高温鉴定及抗高温候选基因OsHTAS的功能分析
随着全球经济的快速发展和二氧化碳排放量的逐年增加，高温热害的发生频率日趋频繁，严重时导致农作物大面积减产和产品品质下降。面对这样的栽培逆境，如何稳定和提高作物产量，确保农业经济和粮食安全，已成为农业科技领域迫切需要解决的重大科研课题。水稻是最重要的粮食农作物，全球有一半以上的人口以水稻为主食。因此，在全球平均气温逐年上升的背景之下，我们迫切需要解决水稻耐高温的难题，这对我国粮食安全和农业可持续发展具有非常重要的意义。
本研究以广东省农科院水稻所钟旭华研究员筛选并提供使用的水稻抗高温地方品种HT54和感高温品种HT13及其杂交F2代为材料，于花期进行不同温度处理，试图建立适合本实验的水稻成株期抗高温鉴定程序，并在此基础上分析该水稻品种苗期与成株期抗高温特性是否具有关联性。水稻基因OsHTAS是本实验室前期对HT54进行抗高温性状进行遗传分析和基因定位时定位出的抗高温候选基因(魏荷博士学位论文，2011)，以此基因为研究对象，运用现代生物学手段分析了它的生物学功能。主要研究结果如下:
1.水稻成株期高温鉴定:以结实率作为水稻成株期抗高温特性的衡量指标，对水稻耐热材料HT54，感高温材料HT13，以及对照材料MH63，珍籼97，两优0293等在花期进行了38℃，39℃，40℃，41℃，42℃，45℃等不同温度梯度的高温处理，开花后用红油漆标记，水稻灌浆后统计结实率。结果发现，结果发现，各个水稻品种的结实率均随着温度的升高而逐渐下降，但与对照相比，在38℃高温处理时HT54的结实率下降幅度最小，且结实率仍在70％以上，而其它品种结实率均在70％以下，其中HT13的结实率下降幅度最大，从92.6％下降到12.8％。这说明水稻品种HT54在成株期仍具有抗高温的特性，另外，本研究最终确定了水稻全生育期抗高温特性成株期鉴定程序为:开花期进行38℃高温处理6h，相对湿度为75％，灌浆结实后统计结实率，以结实率是否高于70％作为鉴定指标。
2.水稻成株期与苗期抗高温特性的关联性分析:本研究对水稻品种HT54和HT13的杂交F2代材料进行了38℃，39℃高温处理，并统计结实率，同时对每株F2代材料进行基因型鉴定，发现基因型与表现型鉴定结果并不一致，因此本实验无法验证出水稻品种HT54苗期与成株期抗高温的特性是否具有关联性。
3.基因OsHTAS的功能分析:亚细胞定位实验发现OsHTAS与黄色荧光蛋白融合表达于细胞膜，说明OsHTAS基因编码一种膜蛋白;半定量表达分析表明在45℃处理6小时处理后，基因OsHTAS的表达量在水稻HT54中为上调，而在HT13中表现为下调。本实验室前期基因定位结果确定抗高温基因OsHTAS为锌指蛋白基因(魏荷博士学位论文，2011)，与本研究的结果相符。基因OsHTAS对酵母细胞转化的试验也表明，转化了基因OsHTAS的酵母经高温处理后明显比对照恢复生长的能力强，初步证实基因OsHTAS有助于细胞抵御高温胁迫的伤害。
综上所述，本研究从农艺性状上鉴定了水稻成株期的抗高温特性，从分子水平上初步分析了OsHTAS基因的生物学功能。
水稻;耐热鉴定;成株期;功能分析;亚细胞定位;农艺性状;抗高温特性
浙江大学
硕士
作物学
凃巨民
2013
中文
S511
71
2013-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）