水稻愈傷組織分化相關蛋白的分離及其功能研究

《水稻愈傷組織分化相關蛋白的分離及其功能研究》是依託江蘇大學，由朱克明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水稻愈傷組織分化相關蛋白的分離及其功能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：朱克明
• 依託單位：江蘇大學

項目摘要

水稻轉基因技術為水稻育種提供了一個嶄新的重要途徑，同時也是水稻基因功能研究的重要手段。目前，已經建立了粳稻品種的高效遺傳轉化體系，大大加快了轉基因技術在粳稻中的套用。然而，秈稻的愈傷組織誘導及植株再生頻率都很低, 限制了轉基因技術在秈稻中的套用。在前期研究中，我們通過蛋白質組學分離到一個與水稻愈傷組織分化及再生有關的蛋白ISR。在此基礎上，本研究將圍繞ISR基因的功能展開相關研究，利用遺傳學、分子生物學、生物化學、轉基因等手段研究該基因是如何參與調控水稻愈傷組織分化及再生。這些研究將為解決秈稻愈傷組織誘導和植株再生率低提供理論依據，同時也為我國轉基因技術在秈稻育種中的套用打下理論基礎。

結題摘要

水稻是我國最重要的糧食作物。基於形態和生理性狀，水稻可以分為兩個亞種，秈稻和粳稻。我們通過二維電泳分析秈稻和粳稻，發現一個特異在秈稻中表達的蛋白，並通過質譜鑑定出該蛋白。我們對該蛋白的功能進行研究，得到如下結論: 1. 我們通過3’-RACE和5’-RACE獲得ISR基因全長基因，ISR基因有兩個外顯子和一個內含子。 2. 日本晴和9311的ISR基因有9個SNP，其中位點2和7的胺基酸發生了改變。進化樹分析表明ISR屬於未知功能的基因家族。 3. RT-PCR、GUS和Western檢測都表明ISR基因表達具有時空性，主要在根、莖和葉鞘中表達，特別在黃化苗中和愈傷組織中表達。亞細胞定位研究表明ISR在葉綠體中表達。 4. 我們成功構建了ISR-OV和ISR-RNAi轉基因植株。轉基因植株在苗期與野生型無差異，而在種子成熟期，ISR-OV轉基因植株的葉片保持綠色，而野生型和ISR-RNAi轉基因植株的葉片變黃衰老。同時，黑暗處理下ISR-OV轉基因植株的葉片衰老比野生型輕。葉綠素測定也都顯示，ISR-OV轉基因植株的葉片葉綠素高於野生型和ISR-RNAi轉基因植株。這些研究結果說明ISR基因能夠抑制葉片的衰老。 5. ISR基因可能通過調控葉綠素降解途徑的基因來抑制葉片衰老。我們研究發現在種子成熟期，野生型的葉片中葉綠素降解途徑的基因表達都上調，而ISR-OV轉基因植株中這些基因表達也上調，但明顯低於野生型。 水稻葉片衰老是影響水稻產量和質量的重要因素。因此，揭示植物衰老的分子調控機制不僅是科技工作者致力解決的重要生物學問題，更是農業生產需要迫切解決的重大套用課題。我們發現ISR基因能夠抑制葉片的衰老，是一個很好的農業性狀。因此，研究該基因具有重要的理論和現實意義。