蛋白二硫鍵異構(gòu)酶基因沉默和超表達(dá)對水稻高溫結(jié)實和品質(zhì)性狀影響.pdf

1、蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶(Protein Disulfide Isomerase，PDI)是廣泛存在于真核類生物中的一種多功能酶蛋白，它參與催化二硫鍵間的氧化還原反應(yīng)、重排錯配二硫鍵，幫助新生肽的合成、加工和運輸，催使成熟多肽正確折疊，不僅與植物籽粒器官的氮代謝存在較密切聯(lián)系，而且在植物響應(yīng)逆境脅迫的有關(guān)生理過程中起重要作用。本文以日本晴為受體材料，分別構(gòu)建了PDI基因沉默和超表達(dá)載體，并通過愈傷組織轉(zhuǎn)化獲得了轉(zhuǎn)基因植株，對PDI基因沉默和超

2、表達(dá)后的水稻植株表型、結(jié)實性狀和部分重要品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了測定;在此基礎(chǔ)上，通過人工控溫處理試驗，對PDI基因沉默和超表達(dá)載體后的有關(guān)基因表達(dá)變化及其與水稻耐熱生理指標(biāo)間的關(guān)系進(jìn)行了研究分析。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艑λ綪DI基因的生物信息分析表明，PDI基因的保守性很高，尤其是其起催化作用的功能結(jié)構(gòu)域a和a'異常保守，以野生型日本晴籽粒為材料，通過RNAi技術(shù)和超表達(dá)技術(shù)，分別構(gòu)建了pTCK303-RiOsPDI和pTCK30

3、3-OsPDI載體，經(jīng)農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化獲得轉(zhuǎn)基因植株;通過對其潮霉素（Hyg）抗性基因的PCR鑒定，證實靶基因已整合到日本晴的基因組;對轉(zhuǎn)基因陽性植株的半定量RT-PCR和熒光定量PCR檢測結(jié)果表明，靶基因在PDI沉默植株不同器官中的表達(dá)量均顯著降低，尤其是在籽粒中的表達(dá)水平受到明顯抑制，而超表達(dá)則會引起靶基因在水稻籽粒等器官的表達(dá)量有所提升，在水稻籽粒灌漿不同時期的相對表達(dá)量均顯著高于野生對照日本晴，表明本文獲得的PDI沉默和超表達(dá)轉(zhuǎn)基

4、因水稻對靶基因的抑制或超表達(dá)效果明顯。進(jìn)一步對轉(zhuǎn)基因T2代植株的結(jié)實特性和部分重要品質(zhì)指標(biāo)的測定結(jié)果表明，PDI沉默水稻的千粒重有所下降，堊白米率和堊白度升高;但其籽粒總蛋白含量、直鏈淀粉含量和蛋白組分（清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白）含量與野生對照之間的差異不甚明顯。與野生對照相比，PDI沉默植株的總蛋白含量有所下降，直鏈淀粉含量上升，四種蛋白組分含量也產(chǎn)生一定變化。
　　⑵以轉(zhuǎn)基因T2代植株為材料，通過在不同溫度處理下的水稻

5、籽粒動態(tài)取樣，對PD1沉默和超表達(dá)后，水稻籽粒灌漿過程中的部分重要熱激蛋白類基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)和有關(guān)生理指標(biāo)及其對高溫脅迫的響應(yīng)差異，結(jié)果表明，高溫脅迫會誘導(dǎo)PDI基因的上調(diào)表達(dá)，與此同時，稻米堊白米率和堊白度也會顯著上升，供試材料(PDI沉默、超表達(dá)與野生對照日本晴)表現(xiàn)出相似的變化趨勢，但PDI沉默會降低水稻的耐熱特性，其在高溫脅迫下的結(jié)實率下降幅度大于其野生型對照和超表達(dá)植株，其遭遇高溫脅迫處理后的堊白米率和堊白度增加幅度也相對較大;