生长素调控水稻籽粒灌浆的机理初探
水稻是我国最重要的粮食作物之一，其产量性状一直是水稻遗传育种的首要目标，而水稻籽粒灌浆和结实率是决定水稻产量高低最基本的性状。已有研究证据表明，生长素IAA与水稻的籽粒灌浆有着密切的关系。水稻授粉后，幼穗中的IAA含量迅速增加;光合能力不足是限制产量提高的主要因素，外源IAA处理水稻剑叶促进叶片光合作用和光合产物向籽粒运输，暗示局部生长素合成对水稻籽粒灌浆具有重要生物学功能。最近研究表明吲哚丙酮酸IPA途径是IAA生物合成的一个重要分支，其中TAA1和YUCCA(YUC)基因是该途径中的两个关键性酶基因。本研究利用分子克隆和水稻转基因技术，在水稻籽粒胚乳或叶组织中特异性地表达TAA1和YUC基因，以达到提高水稻籽粒或叶片内源生长素含量，进而提高水稻籽粒灌浆和结实率。主要研究结果如下: 1.用不同浓度的2，4-D、IAA和1-NAA处理水稻日本晴(Oryza sativa L.ssp.Japonica cv.Nipponbare)幼穗和剑叶，统计分析其结实率、千粒重和单穗产量。外源生长素处理幼穗和剑叶均能提高水稻结实率和单穗产量，但未能提高千粒重。这一结果暗示生长素参与调控水稻籽粒灌浆。 2.利用分子克隆技术构建了胚乳特异性表达载体OsGt1∷AtTAA1∶GUS和OsGt1∷OsTAA1∶GUS，叶组织特异性表达载体Atplasto∷OsYUC2∶GUS。通过农杆菌介导法分别将TAA1胚乳特异性表达载体、YUC叶组织特异性表达载体和生长素分子标记DR5∷GFP导入日本晴。利用RT-PCR和GUS染色等分析技术对转基因后代进行分子鉴定，结果表明，获得TAA1胚乳特异性表达或YUC叶组织特异性表达的转基因株系和DR5∷GFP表达株系。 3.对上述和前期获得转基因纯合株系的结实率、千粒重和单株产量等产量性状进行统计分析，结果表明，TAA1胚乳特异性表达提高了转基因株系的结实率和单株产量，但TAA1叶组织特异性表达只提高了转基因株系的结实率，没有提高单株产量。相反，YUC叶组织特异性表达提高了转基因株系的结实率和单株产量;而YUC胚乳特异性表达提高了转基因株系的结实率，但没有提高单株产量。然而，TAA1和YUC组织特异性表达均没有提高千粒重。这些分析结果表明，水稻籽粒或叶局部生长素合成对水稻籽粒灌浆具有重要生物学功能。 4.利用Real-time PCR技术检测YUC组织特异性表达对生长素响应基因OsIAAs的表达影响。分析结果表明，与非转基因株系NT相比，YUC胚乳特异性表达提高了幼穗OsIAA9和OsIAA30的表达水平。YUC叶组织特异性表达提高了OsIAA1、OsIAA6和OsIAA10的表达水平，表明YUC胚乳或叶组织特异性表达的确促进了生长素响应基因的表达，同时，也暗示TAA1和YUC特异性组织表达促进了水稻胚乳或叶组织中的内源IAA含量。
生长素调控;水稻;籽粒灌浆;产量性状;转基因;遗传育种
浙江师范大学
硕士
植物学
潘建伟
2014
中文
S511.03;S336
70
2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）