水稻小分子热激蛋白基因oshsp17.8和锌指蛋白基因oszrl的表达分析及功能鉴定

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1、ExpressionandFunctionCharacterizationofthesHspsGeneOsHSP17.8andzinc-fingerGeneOsZRLinRiceAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofScienceByYuXiaohongSupervisedbyProf.LiuYongshengSpecialty:BiologyCollegeofBioenginee

2、ringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2012摘要水稻是重要的农作物之一。随着全球变暖和温室效应，非生物胁迫如高温、干旱等已成为影响水稻产量的重要因素。热胁迫可对水稻造成损伤，引发水稻形成热激反应，诱导相关基因的大量表达，稳定细胞内环境，抵御高温伤害。小分子热激蛋白sHsps是一类分子伴侣家族，在胞内蛋白的折叠、降解和运转过程发挥重要的作用，能提高植株的抗逆性。本研究克隆了一个小分子热激蛋白基因(OsHSP17.8)，并构建OsHSP17.8基因过量表达载体pHB-OsHSP1

3、7.8，通过农杆菌介导法转入野生型水稻品种日本晴，获得转基因阳性分化植株，对OsHSP17.8基因的功能进行分析。定量PCR方法分析OsHSP17.8基因在转基因植株的表达水平，结果显示获得OsHSP17.8基因过量表达的转基因植株。该基因在水稻是组成型表达，在颖花中表达量最高。OsHSP17.8基因的表达模式显示该基因在热、旱、冷、盐和激素GA、NAA、ABA条件下都能被诱导大量表达，对热胁迫最敏感。成熟转基因植株表型表现为转基因株系的秕谷率低、种子粒长粒宽均大于野生型，而水稻抽穗期正好处于高温期，初步推测OsHSP17.8基因

4、与抗热性相关。在逆境胁迫下，与野生型相比，转基因株系的生长状态良好。高温胁迫下，转基因幼苗的根长和苗长增长率大于野生型，绿色存活部分较多，证明OsHSP17.8基因能提高植株的抗热性；干旱胁迫下，野生型植株叶片较早萎蔫，枯叶较多，失水率高于转基因植株，说明OsHSP17.8基因能防止植株水分流失，提高植株的抗旱性；100mMNacl盐胁迫下，野生型植株较早萎缩、枯死，根长和苗长增长率小于转基因植株，表明OsHSP17.8基因能提高植株的抗盐性。实验证明OsHSP17.8基因可提高植株的抗逆性。本研究的另一方面是关于锌指蛋白基因，锌

5、指蛋白是目前研究最为深入的一类转录因子，在植物的生长发育调控中发挥重要作用。本研究克隆了水稻的一个锌指蛋白转录因子基因(OsZRL)，通过构建OsZRL基因过量表达载体pHB-OsZRL和RNA干涉载体pHB-OsZRLi，利用农杆菌介导法转入野生型水稻品种日本晴，获得转基因阳性分化植株，并对OsZRL基因的功能进行分析。有一些过表达转基因小苗因根系不能正常发育而死亡，经定量分析这些转基因株系中OsZRL基因表达量显著高于野生型，初步表明锌指蛋白基因OsZRL与水稻根系发育有关。利用半定量PCR、定量PCR方法分析OsZRL基因R

6、NA干涉转基因植株中该基因的表达水平，结果显示获得了OsZRL基因表达水平显著下调的转基因植株。与野生型相比，OsZRL转基因下调株系叶片变大，根系、茎秆更为发达，表明OsZRL的下调对水稻植株的生长有促进作用。OsZRL基因的表达模式和转基因幼苗表型显示IOsZRL参与赤霉素、脱落酸信号途径。因此推测锌指蛋白OsZRL是受赤霉素、脱落酸调节的水稻生长发育负调控因子。综上所述，水稻小分子热激蛋白OsHSP17.8基因在水稻热、旱和盐胁迫应答中起了重要的作用，过表达OsHSP17.8基因可提高水稻的抗热、抗旱和抗盐能力；水稻锌指蛋白

7、OsZRL基因在水稻的根系发育调控中具有重要的功能，是水稻生长发育的负调控因子。通过转基因技术分别将OsHSP17.8和OsZRL基因转入水稻，用作基因改良，为培育水稻新品种、改善田间性状奠定基础。关键词：小分子热激蛋白，锌指蛋白转录因子，非生物胁迫，抗逆性，根系发育IIABSTRACTRiceisoneofthemostimportantcrops.Withglobalwarmingandthegreenhouseeffect,abioticstressessuchasheat,droughthasbecomeanimporta

8、ntfactoraffectingthericeproduction.Heatstressdoesharmtorice,causingricetotakeheatshockresponsewhichinduceoftheexpressionofre