《旱稻抗旱基因DBL9的功能鑑定及分子機制研究》是依託中國農業大學，由熊海燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：旱稻抗旱基因DBL9的功能鑑定及分子機制研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：熊海燕
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
乾旱是影響農作物生產的最嚴重的非生物脅迫因素之一。克隆並套用抗旱基因，提高水稻的抗旱能力，對於我國乃至全世界糧食安全都具有重要意義。本研究基於乾旱脅迫處理下的水旱稻晶片表達譜，從旱稻IRAT109中克隆到受水分脅迫誘導表達，並在典型水旱稻間存在序列變異的抗旱候選基因DBL9。前期的工作證明了DBL9基因參與多種非生物逆境和激素的應答過程，並且超量表達DBL9能夠提高水稻植株在苗期對乾旱脅迫的抗性。本項目的目標是鑑定DBL9轉基因植株在成株期的抗旱性，以及對DBL9調控植株抗旱性的分子機制進行深入研究。主要包括：對轉基因植株進行成株期的系統抗旱鑑定、分析DBL9提高植株抗旱性的生理生化機制、解析DBL9基因的上下游調控途徑及其互作蛋白網路等。通過以上系列的抗旱性鑑定和抗旱機理的研究，明確DBL9基因的抗旱功能，闡明其在旱稻中抗旱的生理機制和分子調控機制，最終為抗旱育種提供基因資源。
結題摘要
乾旱是影響農作物生產的最嚴重的非生物脅迫因素之一。克隆並套用抗旱基因，提高水稻的抗旱能力，對於我國乃至全世界糧食安全都具有重要意義。調節細胞壁組分是植物適應非生物脅迫的主要機制之一。本研究基於水分脅迫處理下的晶片表達譜中篩選出受到水分脅迫誘導表達抗旱候選基因DBL9/OSCOBL4。DBL9/OsCOBL4編碼COBRA-like蛋白。DBL9/OsCOBL4基因在典型水稻旱稻材料中存在多處變異，啟動子中的3個SNP導致旱稻中DBL9/OsCOBL4的表達水平高於水稻。DBL9/OsCOBL4基因在IRAT109和日本晴中都受到PEG、高鹽、低溫、H2O2、脫水和ABA脅迫誘導表達，並且在IRAT109中的受誘導表達程度顯著高於日本晴。Real-time PCR和GUS組織化學染色結果表明DBL9/OsCOBL4基因在幼苗期的根、葉鞘、葉片和生殖生長期的根、莖、葉鞘、葉和穗中都有表達，並且在IRAT109中的表達量顯著高於在日本晴中的表達量；亞細胞定位結果表明DBL9/OsCOBL4在細胞壁中表達。過量表達DBL9/OsCOBL4能夠提高轉基因植株對高鹽、高滲透、PEG模擬乾旱脅迫、苗期土壤乾旱脅迫和低溫脅迫的抗性。在脫水、高鹽和低溫脅迫處理下，超表達DBL9/OsCOBL4的轉基因植株積累的ROS含量顯著地低於野生型對照。超表達DBL9/OsCOBL4基因引起植株苗期根部細胞壁的單糖組分發生變化，因此推測，DBL9/OsCOBL4可能通過影響細胞壁單糖組分含量，參與到細胞壁的建設過程中，從而提高轉基因植株的抗旱性。DBL9/OsCOBL4的自然變異有助於增強水稻和旱稻的耐旱性，DBL9/OsCOBL4的優異等位基因為耐旱水稻品種選育提供了重要的基因資源。
