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Lsi1基因对水稻抗UV-B辐射的调节机制研究
结题报告
批准号:
30971737
项目类别:
面上项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
林文雄
依托单位:
学科分类:
C1309.稻类作物栽培学
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
唐莉娜、吴杏春、贾小丽、吴敏鸿、骆旭添、方长旬、张海丽、江宝月、陈锦阳
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中文摘要
臭氧层耗损导致的地表紫外线UV-B(280-320nm)辐射增强已成为当今世界三大环境问题之一,其直接影响农业生产进而危及粮食安全。水稻作为最重要的粮食作物之一,其产量及品质也不可避免地受到UV-B辐射增强的影响。前期研究表明硅营养能够提高水稻的抗UV-B辐射能力,但更深入机制需要进一步解释,从而为栽培调控提供依据。据此,本研究拟应用RNA干扰及基因过量表达技术,分别获得硅吸收基因(Lsi1)沉默及增强表达的强抗UV-B水稻Lemont的突变体,从转录组学、蛋白质组学、形态解剖结构、光合生理等方面研究Lsi1基因对水稻抗UV-B辐射的调节机制;在此基础上,过量表达弱抗UV-B水稻Dular的Lsi1基因,应用上述研究方法证实增强表达Lsi1基因对于提高水稻抗UV-B辐射的可行性,从而为栽培调控水稻抗UV-B辐射能力、分子培育高抗UV-B辐射水稻提供依据。
英文摘要
本项目根据研究计划,揭示水稻Lsi1基因对其抗UV-B辐射的调节机制,经过3年的研究,完成了申请书提出的研究内容,具体结果如下:通过本项目发现,自然光照条件下,缺硅培养的UV-B抗性水稻Lemont叶片的phenylalanine ammonia lyase (PAL)和photolyase(PL)基因的表达以及总酚、类黄酮的含量都低于正常硅营养条件下的Lemont水稻;UV-B辐射下,上述指标在两种硅营养处理的Lemont水稻中都增加或增强,但缺硅培养的水稻仍显著低于正常硅营养条件下的水稻,此结果暗示硅能够调节水稻抗UV-B辐射能力。据此,进一步克隆了水稻的Lsi1基因,运用RNAi和Overexpression技术,分别抑制和增强水稻根系Lsi1基因的表达。结果表明抑制水稻Lsi1 表达后其根系吸收硅能力和叶片硅含量均显著降低,而Lsi1-overexpression的转基因水稻则均显著增加;电镜扫描结果显示过量表达Lsi1后水稻的叶片结构发生明显变化,表现为硅质乳突增大;对转基因水稻的光合能力测定结果也显示,过量表达Lsi1能够提高水稻的光合作用能力。进一步研究发现,正常硅营养条件下,抑制水稻Lsi1基因表达,其叶片PAL、PL基因表达下调,总酚、类黄酮含量降低,此结果与缺硅培养下的野生型植株相似;过量表达Lsi1基因,水稻叶片PAL、PL基因则增强表达,总酚、总黄酮的含量显著增加。UV-B辐射下,Lsi1 overexpression的转基因水稻叶片PAL、PL基因表达、总酚、类黄酮仍高于相同处理下的野生型植株,Lsi1 RNAi转基因水稻则相反。运用SSH分别分析UV-B辐射下不同转基因水稻较各自野生型植株的差异表达基因,结果显示,UV-B辐射下,Lsi1 RNAi转基因水稻中的逆境响应、系统解毒、光合作用、次生代谢、细胞生长、分子修复、信号转导等相关基因较相同处理条件下的野生型植株均下调表达,而这些基因在Lsi1过量表达的转基因水稻中的表达都高于野生型植株。差异蛋白质组学的研究结果显示,UV-B辐射下,20个蛋白在Lsi1 overexpression的转基因水稻发生表达变化,其中GST等抗性蛋白表达上调。上述结果初步揭示了Lsi1基因调节水稻抗UV-B辐射的分子作用网络,为运用分子栽培技术提高培育抗UV-B辐射水稻提供理论依据。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
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专利列表
A Proteomic Analysis of Leaf Responses to Enhanced Ultraviolet-B Radiation in Two Rice (Oryza sativa L.) Cultivars Differing in UV Sensitivity
两种不同紫外敏感度的水稻品种叶片对增强型 UV-B 辐射响应的蛋白质组学分析
DOI:10.1007/s12374-011-9162-y
发表时间:2011-04
期刊:Journal of Plant Biology
影响因子:2.9
作者:Xing-Chun Wu;Chang-Xun Fang;Jin-Yang Chen;Qing-Shui Wang;Ting Chen;Wen-Xiong Lin;Zhong-Liang Huang
通讯作者:Zhong-Liang Huang
UV-induced differential gene expression in rice cultivars analyzed by SSH
通过 SSH 分析紫外线诱导的水稻品种差异基因表达
DOI:10.1007/s10725-009-9411-y
发表时间:2009-12-01
期刊:PLANT GROWTH REGULATION
影响因子:4.2
作者:Fang, Chang-Xun;Wu, Xing-Chun;Lin, Wen-Xiong
通讯作者:Lin, Wen-Xiong
DOI:10.1007/s10725-011-9569-y
发表时间:2011-09-01
期刊:PLANT GROWTH REGULATION
影响因子:4.2
作者:Fang, Chang-Xun;Wang, Qing-Shui;Lin, Wen-Xiong
通讯作者:Lin, Wen-Xiong
DOI:--
发表时间:--
期刊:中国生态农业学报
影响因子:--
作者:林文雄
通讯作者:林文雄
DOI:10.3724/sp.j.1006.2011.01005
发表时间:2011-04
期刊:Acta Agronomica Sinica
影响因子:--
作者:方长旬;王清水;余彦;黄力坤;吴杏春;林文雄
通讯作者:方长旬;王清水;余彦;黄力坤;吴杏春;林文雄
药用植物连作障碍土壤病原菌定向分子调控及其作用机制研究
  • 批准号:
    81573530
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    林文雄
  • 依托单位:
化感水稻介导特异根际微生物抑草作用的过程与机制研究
  • 批准号:
    31271670
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    84.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    林文雄
  • 依托单位:
不同供氮条件下水稻强弱势粒灌浆的分子机理研究
  • 批准号:
    30871494
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    林文雄
  • 依托单位:
水稻对UV-B辐射胁迫响应的分子机理研究
  • 批准号:
    30571103
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    林文雄
  • 依托单位:
氮素营养调控化感水稻抑草作用的分子机理研究
  • 批准号:
    30471028
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    林文雄
  • 依托单位:
水稻化感作用机制与基因定位研究
  • 批准号:
    30070068
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    16.0万元
  • 批准年份:
    2000
  • 负责人:
    林文雄
  • 依托单位:
水稻对紫外线B辐射增强的抗性机制与基因定位
  • 批准号:
    39970441
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    14.0万元
  • 批准年份:
    1999
  • 负责人:
    林文雄
  • 依托单位:
国内基金
海外基金