《受UV-B誘導的水稻葉片早衰基因ups的分離克隆及其功能研究》是依託浙江大學，由潘剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：受UV-B誘導的水稻葉片早衰基因ups的分離克隆及其功能研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：潘剛
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水稻是最重要的糧食作物之一，在糧食生產和消費中占有極其重要的地位。工業化的高速推進致使臭氧層不斷變薄，到達地面的紫外輻射增強。研究顯示，增強5%的UV-B將使水稻減產20%以上以及稻米品質將顯著下降。因此，重視臭氧層變薄帶來的各種生物學效應，揭示紫外線影響水稻葉片早衰的遺傳分子機理，培育耐(抗)紫外線新材料,對於提高水稻產量，保障水稻生產的可持續發展及糧食安全具有重要意義。在前期的研究中，申請人以輻射誘變獲得的ups早衰突變體為材料，已經將該隱性基因精細定位在第3染色體長臂上，測序分析表明在一個細胞色素P450基因的血紅蛋白結合區發生了單鹼基缺失，致使該基因功能喪失。本研究將在克隆該候選基因的基礎上，分析其表達模式，弄清基本分子生理特徵，闡明紫外線引起葉片衰老的遺傳機制。此外，利用基因晶片技術、轉錄組高通量測序技術並結合酵母雙雜，獲得與該基因互作的關鍵基因並進行功能研究，確定其調控網路。
結題摘要
水稻是全球最重要的糧食作物之一，為世界50%的人口提供口糧。葉片是水稻進行光合作用的最重要器官，其功能葉片的早衰將直接影響水稻產量及其品質。一般認為，紫外線與極端溫度是影響葉片衰老重要外因，而ROS累積、內源激素以及基因表達變化是影響葉片衰老重要內因。研究顯示，每增加5%的UV-B將使水稻減產20%以上。因此，研究不同光質尤其是紫外線對葉片衰老的影響，將有助於揭示自然光影響水稻生長發育的分子生理機理，為培育延緩葉片衰老的水稻新材料奠定基礎，對保障我國糧食安全具有重要意義。本研究將利用圖位克隆技術分離克隆調控突變體ups/ospls4和ospls2葉片早衰基因，研究其調控網路及導致葉片早衰的主要原因，揭示其分子生理機理。結果顯示：1、利用基因互補及RNAi抑制技術，證實UPS/OsPLS4基因(LOC_Os03g39650)就是控制突變體ups/ospls4葉片早衰的基因；2、掃描電鏡顯示，突變體ups/ospls4的葉表面刺毛明顯更多，而透射電鏡顯示，抽穗初期突變體ups/ospls4葉綠體已開始降解；3、由於葉綠體的降解及ROS清除酶酶活降低，如SOD和CAT明顯降低，導致突變體ups/ospls4葉片中ROS明顯累積，且突變體ups/ospls4對外源H2O2更敏感；4、外源JA和SA顯著抑制突變體ups/ospls4植株的生長；5、RNA-Seq顯示，突變體ups/ospls4中與光合作用相關上調基因有48，下調基因有35個；6、UV-B明顯促進突變體ups/ospls4離體葉片早衰；7、利用圖位克隆技術，定位克隆了調控突變體ospls2葉片早衰基因LOC_Os03g38990，蛋白分析表明其編碼一個DNA/RNA解旋酶，進一步分析表明該突變體對自然光敏感，且導致葉片衰老的主因是葉片中ROS累積。上述研究結果將有助於揭示不同光質調控水稻葉片衰老的分子生理機理。
