水稻葉片早衰基因PLS2的圖位克隆與功能分析.pdf

1、水稻葉片早衰能造成葉綠素及相關(guān)大分子物質(zhì)降解，伴隨著活性氧等物質(zhì)的積累，光合能力下降，導(dǎo)致植株過早成熟，最終影響產(chǎn)量與品質(zhì)。因此，探究葉片早衰的分子機(jī)制對(duì)水稻的遺傳改良具有重要的意義。本研究以輻射誘變獲得的水稻葉片早衰突變體pls2(premature leafsenescence2)為材料，通過圖位克隆方法獲得了葉片早衰基因PLS2，并初步分析了該基因功能。結(jié)果如下。
　　(1)與野生型相比，大部分突變體pls2葉片在抽穗期時(shí)變

2、黃、干枯直至萎蔫。突變體中的葉綠素含量下降，葉綠體的淀粉顆粒增多。突變體pls2的葉片衰老相關(guān)基因SGR、NYC3、PAO和Osl85的表達(dá)量顯著上調(diào);過氧化氫(H2O2)和丙二醛(MDA)含量增多，超氧化物歧化酶(SOD)的活性增高;清除活性氧相關(guān)基因表達(dá)上調(diào);葉綠體發(fā)育和光合作用相關(guān)基因表達(dá)下調(diào)，葉片的凈光合速率，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率均顯著性下降。
　　(2)突變體pls2葉片早衰表型是單隱性基因控制的質(zhì)量性狀。利用圖位克隆方法

3、將PLS2定位在第3染色體C-2和SL-1-9之間90kb區(qū)間，該區(qū)間包含15個(gè)ORFs，測(cè)序發(fā)現(xiàn)只有基因LOC_Os03g15840（編碼糖基轉(zhuǎn)移酶）的第9外顯子第41位堿基C被替換為T，導(dǎo)致精氨酸被替換成半胱氨酸。過表達(dá)/互補(bǔ)和基因敲除實(shí)驗(yàn)證實(shí)LOC_Os03g15840是引起葉片衰老的目標(biāo)基因。
　　(3) qRT-PCR和GUS染色結(jié)果表明，PLS2在水稻根、莖、葉、葉鞘以及穗子中均有表達(dá)，在葉片中表達(dá)量較高。原位雜交結(jié)果

4、分析表明，PLS2在葉肉細(xì)胞中表達(dá)量較高。PLS2-GFP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Marker共定位，表明PLS2蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上發(fā)揮作用。
　　(4)抽穗期時(shí)，突變體pls2的葡萄糖、果糖和蔗糖均顯著高于野生型。PLS2轉(zhuǎn)基因敲除植株的蔗糖含量顯著高于對(duì)照，而過表達(dá)植株蔗糖含量低于對(duì)照。
　　(5)突變體pls2的ABA含量顯著低于野生型。pls2中與ABA受體、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及合成與降解相關(guān)的基因的表達(dá)量也顯著低于野生型，故推測(cè)PLS2基因突變