【摘要】：水稻是世界最重要的糧食作物之一,世界上半數(shù)以上的人口以稻米為主食。黑龍江省地處中國的最北部,是我國最重要的水稻糧食生產(chǎn)基地,而低溫冷害是導(dǎo)致黑龍江省水稻減產(chǎn)的主要障礙之一。其中,隨著水稻直播面積的不斷擴(kuò)大,苗期冷害也越來越受到水稻研究者的重視。因此,研究水稻苗期耐冷基因,探明水稻苗期耐冷分子機(jī)理,對提高作物抗逆境脅迫具有重要作用。本實(shí)驗(yàn)以耐冷水稻品種空育131(K131)和冷敏感品種龍粳11(L11)為研究對象,通過水稻數(shù)字表達(dá)譜,選取一個與光合作用有關(guān)的耐冷響應(yīng)基因OsrbcS3,利用PCR、實(shí)時熒光定量PCR、生物信息學(xué)分析、生理指標(biāo)測定、Gateway克隆技術(shù)、農(nóng)桿菌介導(dǎo)法等方法,從DNA水平、mRNA水平、蛋白水平對OsrbcS3基因進(jìn)行研究,從而確定OsrbcS3基因?yàn)樗灸屠涞南嚓P(guān)基因。主要結(jié)果如下:1、供試的黑龍江省第一、第二和第三積溫區(qū)的12個水稻品種苗期耐冷性差異顯著,篩選出耐冷性強(qiáng)的水稻品種K131和冷敏感品種L11用于實(shí)驗(yàn)。2、通過對12個水稻品種芽期、苗期、孕穗期耐冷相關(guān)性進(jìn)行分析,得出苗期與芽期以及苗期與孕穗期耐冷性呈顯著正相關(guān)。但也有例外,如龍粳21在苗期耐冷性較弱,但孕穗期耐冷性較強(qiáng)。3、水稻K131和L11中克隆的OsrbcS3基因序列與NCBI上的基因完全吻合,且K131-OsrbcS3與L11-OsrbcS3基因堿基序列完全相同,CDS區(qū)均為528bp,編碼175個氨基酸。4、以0h為對照,對冷處理2h、5h、12h、24h的OsrbcS3基因進(jìn)行表達(dá)量分析,結(jié)果顯示,冷脅迫下K131和L11中OsrbcS3基因均上調(diào)表達(dá),K131中OsrbcS3基因高表達(dá),L11中OsrbcS3基因表達(dá)較低,兩個品種耐冷性差異的原因很可能是由于基因表達(dá)量的不同導(dǎo)致。5、對低溫處理下K131和L11中Rubisco活性等生理指標(biāo)的測定,進(jìn)一步說明OsrbcS3基因表達(dá)量的差異可能是K131耐冷性強(qiáng)于L11的原因。6、對L11愈傷組織進(jìn)行遺傳轉(zhuǎn)化,獲得轉(zhuǎn)OsrbcS3基因植株,為驗(yàn)證OsrbcS3基因的功能準(zhǔn)備材料。
[Abstract]:Rice is one of the most important food crops in the world. Heilongjiang Province is located in the northern part of China and is the most important rice grain production base in China. Low temperature chilling injury is one of the main obstacles to yield reduction of rice in Heilongjiang Province. With the continuous expansion of direct seeding area, rice researchers pay more and more attention to chilling injury in seedling stage. Therefore, it is important to study the cold tolerance genes of rice seedlings and to find out the molecular mechanism of cold tolerance in rice seedlings, which plays an important role in improving the stress tolerance of crops. In this experiment, chilling tolerant rice cultivar Gangyu 131 (K131) and cold sensitive cultivar Longjing 11 (L11) were used as research objects. By using digital expression profile of rice, a cold-tolerant response gene OsrbcS3, related to photosynthesis was selected to use PCR, real-time fluorescence quantitative PCR,. Bioinformatics analysis, physiological index determination, Gateway cloning technique and Agrobacterium tumefaciens mediated method were used to study OsrbcS3 gene from DNA level, mRNA level and protein level. The main results are as follows: 1. There are significant differences in cold tolerance of 12 rice varieties in the first, second and third accumulated temperature areas of Heilongjiang Province. K131 and L11, which have strong cold tolerance, were selected for experiment. 2. By analyzing the correlation between cold tolerance of 12 rice varieties at bud stage, seedling stage and booting stage, it was concluded that there was a significant positive correlation between seedling stage and bud stage and between seedling stage and booting stage. But there were some exceptions, such as the cold tolerance of Longjing 21 was weak at seedling stage, but the cold tolerance was stronger at booting stage. The sequence of OsrbcS3 gene cloned in rice K131 and L11 was completely consistent with the gene on NCBI, and the base sequence of K131-OsrbcS3 and L11-OsrbcS3 gene was identical. The CDS region was 528 BP, encoding 175 amino acids. The expression of OsrbcS3 gene was analyzed at 2 h, 5 h, 12 h and 24 h after cold treatment. The results showed that the expression of OsrbcS3 gene in K131 and L11 was up-regulated under cold stress, and the expression of OsrbcS3 gene in K131 was higher than that in K131. The low expression of OsrbcS3 gene in L11 and the difference of cold tolerance between the two cultivars were probably due to the difference in gene expression. The physiological indexes such as Rubisco activity in K131 and L11 were measured under low temperature treatment. It was further explained that the difference of OsrbcS3 gene expression level may be the reason that K131 is stronger than L11 in cold tolerance. 6. The callus of L11 was transformed into transgenic OsrbcS3 gene plants to prepare materials for verifying the function of OsrbcS3 gene.
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S511

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本文編號：2370512