《受傷根誘導的水稻斑馬葉突變體Oszb基因克隆和功能研究》是依託湖南師範大學，由梁滿中擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：受傷根誘導的水稻斑馬葉突變體Oszb基因克隆和功能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：梁滿中
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
斑馬葉突變體Oszb是從溫敏核不育水稻L35S中發現的一種只在傷根後強光條件下新出生葉片和葉鞘表達黃綠相間的葉色突變體；不傷根或傷根後弱光斑馬葉性狀不表達；根系恢復正常後表達斑馬葉的黃區逐漸恢復綠色；外源脫落酸可以阻止斑馬葉的表達。它是研究葉綠體生物合成更理想的材料。該斑馬葉性狀為一對隱性核基因遺傳，是水稻兩用核不育系優良的標記性狀，在雜交稻制種和種子純度鑑定中具有重要的套用價值。以斑馬葉突變體Oszb和野生型L35S為材料，通過分析傷根前後強光條件下和晝夜體內活性氧、抗氧化酶和內源ABA含量動態變化，揭示突變體Oszb斑馬葉表達的生理機制及其與葉綠體生物合成的關係；對斑馬葉表達條件下基因表達譜差異基因的高通量測序分析，揭示斑馬葉突變體Oszb基因在葉綠體生物合成的作用；通過圖位克隆的方法克隆斑馬葉Oszb基因；本研究對理解傷害、植物光氧化和逆境激素與葉綠體生物合成的關係具有重要的理論意義
結題摘要
斑馬葉突變體Oszb是從溫敏核不育水稻L35S中發現的一種只在傷根後強光條件下新出生葉片和葉鞘表達黃綠相間的葉色突變體,本研究以斑馬葉突變體Oszb和野生型及其雜交構建的F2 群體為材料，通過重測序的方法克隆到控制水稻斑馬葉表達的基因，該基因位於12號染色體上的LOC_Os12g2480，編碼一個9- 順式- 環氧類胡蘿蔔素雙加氧酶（NCED2），該突變基因NCED2的CDS上第726 的G 突變為T，即由原ATG 突變為ATT，發生了有義突變，其編碼的胺基酸在第242位點的甲硫氨酸突變為異亮氨酸。通過構建OsNCED2-ＲＮＡi載體，轉化日本晴獲得得轉基因Ｔ０、Ｔ１和Ｔ２代轉基因植株，傷根和強光時都有斑馬葉的表型。用野生型OsNCED2本身的啟動子和基因構建遺傳互補載體，轉化斑馬葉突變體獲得了Ｔ０、Ｔ１和Ｔ２代植株，傷根和強光時未出現斑馬葉表型，突變的性狀得到互補。OsNCED2-ＲＮＡi轉化和OsNCED2-遺傳互補突變體都證明了OsNCED2是控制水稻斑馬葉突變體Oszb的基因。OsNCED2組織化學定位（GUS）轉基因Ｔ０、Ｔ１的染色發現，OsNCED2特異性地在水稻芽、葉、莖、穎花、根、根毛和花的柱頭中都有表達。利用根癌農桿菌對OsNCED2 - GFP 融合蛋白在洋蔥表皮細胞中進行了瞬時表達，證明OsNCED2在細胞中的葉綠體中表達。通過分析傷根前後強光時同時段體內活性氧（ROS）、抗氧化酶和內源ABA含量動態變化，發現傷根後強光時突變體材料葉片中的活性氧含量出現急劇升高的現象， 18小時後達到峰值，隨後在黑暗條件下略有下降趨勢，在強光下又有升高的趨勢；斑馬葉突變體材料活性氧含量顯著高於野生型材料。過量的活性氧使發育中新葉受傷害是導致水稻斑馬葉表達的原因之一。傷根後強光時野生型材料葉片中的抗氧化酶活性出現急劇升高的現象，隨後在黑暗條件下略有下降趨勢，在強光下又有升高的趨勢；野生型材料抗氧化酶活性升高顯著高於斑馬葉突變體。較強活性氧清除能力是野生型水稻不表達斑馬葉表達的原因。OsNCED2是ABA合成途徑中的關鍵酶，OsNCED2突變後ABA合成受阻，ABA作為逆境反應的植物激素可以調控植物抗氧化系統，在水稻傷根和強光脅迫下不能清除幼葉中的過量ROS，從而對發育中的幼葉產生傷害。本研究對理解傷害、植物光氧化和逆境激素與葉綠體生物合成的關係具有重要的理論意義
