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1、通过外源MYB基因的表达提高水稻的抗逆性MYB基因家族是植物中数量最多的一类转录调控因子,R2R3-MYB基因是MYB基因家族中最大的一个亚家族。R2R3-MYB基因不仅参与植物的发育及代谢过程,同时还在生物胁迫以及非生物胁迫耐性中发挥重要作用。AmROSEA1属于R2R3-MYB蛋白,是调节金鱼草花色素分布及密度的关键因子。AmRosea1之前被引入烟草、番茄、矮牵牛以及棉花等多个双子叶物种中,并且显著提高了转基因植株花青素或其他次级代谢物的含量。为了研究AmRosea1异位表达对于水稻生长发育的影响,我们将AmRosea1转入日本晴水稻,检
2、测了转基因水稻中花青素以及类黄酮的含量,并进行了高盐胁迫以及干旱胁迫实验。我们发现,外源AmRosea1基因能够显著提高转基因水稻对于高盐胁迫以及干旱胁迫的耐性。我们对野生型水稻以及转基因水稻在正常生长环境以及高盐或干旱胁迫条件下的转录组进行了测序分析,发现一系列和胁迫相关的基因的转录水平受到了外源AmRosea1的影响。这些受影响的基因涉及胁迫信号转导、激素信号通路、离子平衡以及活性氧的清除。实验结果如下:1、获得过量表达AmRosea1的转基因水稻植株我们构建了35S启动子启动AmRosea1过量表达的表达载体,并将其转入水稻栽培品种日本晴
3、中。利用AmRosea1特定的引物,对抗性苗进行PCR验证,共有24棵PCR阳性植株。半定量实验证明OXR20,OXR21和OXR22三个植株中AmRosea1的表达量较高。2、测量花青素和总类黄酮的含量为检测AmRosea1的过量表达对水稻花青素和总类黄酮积累量的影响,我们用分光光度法测量了成熟种子、三叶期以及抽穗期叶子中的含量,发现AmRosea1的过量表达并没有影响转基因水稻植株中花青素和总类黄酮的含量。3、检测转基因植株对于高盐和干旱胁迫的耐性经干旱胁迫处理之后,OXR20、OXR21和OXR22的存活率分别为78%±5.6%,85%±
4、8.2%和80%±7.1%,均高于WT植株20.8%±1.7%的存活率;高盐胁迫处理之后,OXR20、OXR21和OXR22的存活率分别为70%±5.9%、75%±5.6%和69%±4.3%,WT植株全部死亡。这些结果表明:过量表达AmROSEA1基因显著提高了转基因水稻植株对于干旱和高盐胁迫的耐性。4、转录组分析为了研究转基因株系胁迫耐性的分子机制,我们将OXR21作为转基因株系的代表。取OXR21和WT在胁迫处理前以及胁迫处理不同时间点的叶片,进行转录组测序。筛选与胁迫响应相关的,在OXR21和WT之间差异表达的基因,结果如下:与WT相比,
5、在PEG处理的0h、6h和24h,OXR21中分别有64、282和50个干旱胁迫响应基因表达上调,49、240和33个干旱胁迫响应基因表达下调;在盐处理的0h、1h和6h,OXR21中分别有49、197和58个盐胁迫响应基因表达上调,34、266和26个盐胁迫响应基因表达下调。对差异表达基因的venn分析表明:分别有8个和12个基因在PEG处理的0h、6h、24h三个时间点和盐处理的0h、1h、6h三个时间点的表达都上调;分别有20个基因在PEG处理的6h、24h和盐处理的1h、6h的表达上调;分别有15和26个基因在PEG处理的24h和盐处理
6、的6h的表达上调。对差异表达基因的GO富集分析表明,在“生物学过程”这一类别里,干旱胁迫和盐胁迫的差异基因分别富集到6个GOterm里,其中有4个是相同,它们是“对内源性刺激响应”“对非生物刺激响应”“对胁迫响应”和“对刺激响应”。KEGG分析表明,无论是在干旱胁迫条件下还是在盐胁迫条件下,与WT植株相比,转基因植株中的茉莉酸信号通路均被促进,而乙烯信号通路均被抑制。差异表达的基因里包含有钾离子高亲和运输蛋白、果糖基转移酶等与渗透保护相关的蛋白的编码基因,以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等与氧化胁迫相关的蛋白的
7、编码基因。另外,RD22、热激蛋白、LEA蛋白和RAB16A,这些胁迫响应蛋白;转录因子DREB1F、MYB48和NAC134;信号转导分子,丝氨酸-苏氨酸激酶、CIPK14、CIPK15的编码基因的转录水平,在WT和转基因植株之间也表现出差异。另外,还有一些不知功能的基因的表达被改变。总之,AmROSEA1在水稻中过量表达通过直接或间接地改变一系列基因的表达水平,使得转基因水稻植株获得了较WT高的盐胁迫耐性和干旱胁迫耐性。被子植物的胚乳由受精极核发育而来,为胚胎的发育提供一些信号。胚乳在种子发育的早期,为胚胎提供营养;在有永久胚乳的种子中,胚
8、乳还为萌发时的幼苗提供营养。谷类种子的胚乳不仅是地球上人类和牲畜最重要的粮食资源,同时能为加工商品和生物燃料提供原材料。因此,研究胚乳的发育不仅具有重
