生长素调控水稻籽粒灌浆的机理初探.pdf

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1、万方数据PrimaryExplorationofMechanismsUnderlyingAuxinRegulationofRiceGrainFillingByKaienZhaiADissertationSubmittedtoZhejiangNormalUniversitySupervisedbyProfessorJianweiPanZhejiangNormalUniversityJinhua，Zhejiang，ChinaMarch，2014万方数据本研究得到国家自然科学基金(31171520)和浙江省钱江人才计划项目(2010R10085)和省科技厅公益性项目(2013

2、C32010)的资助ThisWorkSupportedbyTheNationalNaturalScienceFoundationofChina(NSFC)，QianjiangTalentsProgramofScienceandTechnologyDepartmentofZhejiangProvincandProvincialScienceandTechnologyDepartmentofPublicprojects万方数据摘要水稻是我国最重要的粮食作物之一，其产量性状一直是水稻遗传育种的首要目标，而水稻籽粒灌浆和结实率是决定水稻产量高低最基本的性状。已有研究证据表明，生

3、长素IAA与水稻的籽粒灌浆有着密切的关系。水稻授粉后，幼穗中的L蛆含量迅速增加；光合能力不足是限制产量提高的主要因素，外源队A处理水稻剑叶促进叶片光合作用和光合产物向籽粒运输，暗示局部生长素合成对水稻籽粒灌浆具有重要生物学功能。最近研究表明吲哚丙酮酸IPA途径是IAA生物合成的一个重要分支，其中TAAl和YUCCA(rUC)基因是该途径中的两个关键性酶基因。本研究利用分子克隆和水稻转基因技术，在水稻籽粒胚乳或叶组织中特异性地表达TAAl和YUC基因，以达到提高水稻籽粒或叶片内源生长素含量，进而提高水稻籽粒灌浆和结实率。主要研究结果如下：1．用不同浓度的2，4．D、IAA

4、和1-NAA处理水稻日本晴(OryzasativaL．ssp．Japonicacv．Nipponbare)幼穗和剑叶，统计分析其结实率、千粒重和单穗产量。外源生长素处理幼穗和剑叶均能提高水稻结实率和单穗产量，但未能提高干粒重。这一结果暗示生长素参与调控水稻籽粒灌浆。2．利用分子克隆技术构建了胚乳特异性表达载体仇GfJjj彳f刚JjG吣和伪Gf，?j傀Ⅲ』jG嬲，叶组织特异性表达载体4功胁幻j?仇兀，C27G嬲。通过农杆菌介导法分别将TAAl胚乳特异性表达载体、YUC叶组织特异性表达载体和生长素分子标记DR5：：GFP导入日本晴。利用RT-PCR和GUS染色等分析技术对转

5、基因后代进行分子鉴定，结果表明，获得TAAl胚乳特异性表达或YUC叶组织特异性表达的转基因株系和DR5：：GFP表达株系。3．对上述和前期获得转基因纯合株系的结实率、千粒重和单株产量等产量性状进行统计分析，结果表明，TAAl胚乳特异性表达提高了转基因株系的结实率和单株产量，但TAAl叶组织特异性表达只提高了转基因株系的结实率，没有提高单株产量。相反，YUC叶组织特异性表达提高了转基因株系的结实率和单株产量；而YUC胚乳特异性表达提高了转基因株系的结实率，但没有提高单株产量。然而，TAAl和YUC组织特异性表达均没有提高千粒重。这些分析结果表明，水稻籽粒或叶局部生长素合成

6、对水稻籽粒灌浆具有重要生物学功能。万方数据4．利用Real．timePCR技术检测YUC组织特异性表达对生长素响应基因OslAAs的表达影响。分析结果表明，与非转基因株系NT相比，YUC胚乳特异性表达提高了幼穗OslAA9和OslAA30的表达水平。咒，C叶组织特异性表达提高了OslAAl、OslAA6和OslAAl0的表达水平，表明肌’胚乳或叶组织特异性表达的确促进了生长素响应基因的表达，同时，也暗示TAAl和YUC特异性组织表达促进了水稻胚乳或叶组织中的内源L认含量。关键词：生长素；YUC；TAAl；水稻籽粒灌浆；转基因Ⅱ万方数据ABSTRACTRiceisoneo

7、fthemostimportantcropsinChina，theyieldtraitsofwhicharealwaysthefirstgoalinricegeneticbreeding，whereasgrainfillingandseedsettingratehavebeenconsideredthebasictraitstOdeterminericeyield．PreviousworkhasindicatedthatauxinL蚣hasacloserelationshipwithricegrainfilling．L蚣levelsiny