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RETINOBLASTOMA(RB)蛋白是人类中克隆的第一个抑癌基因。RB同源基因广泛存在于动物、植物和绿藻中。已有的研究表明,RB蛋白及其同源基因在细胞周期调控、细胞分化、细胞凋亡以及生长发育中发挥重要作用。 水稻基因组编码两个RB同源基因OsRBR1和OsRBR2,但它们在水稻生长发育中的功能及其作用机理尚不清楚。本研究利用反向遗传学方法研究了OsRBR1在水稻生长发育中的功能,并对其作用机理进行了初步研究。主要研究内容和结果如下: 1.构建了OsRBR1的共抑制表达载体OsRBR1-cosuppression,获得了OsRBR1表达水平下降的共抑制转基因植株。表型观察发现,同一转基因植株后代结实率表现为结实率下降和完全不育两种类型。转基因后代的遗传分析表明,结实率下降的为转基因杂合体植株,完全不育的推测为转基因纯合体植株。扫描电镜观察发现,不育转基因植株的成熟花药干扁,不能产生花粉;而部分雌蕊有3个羽毛状柱头。以上结果表明,OsRBR1功能下降影响了花药和柱头的发育。 2.构建了OsRBR1∶GUS融合表达载体,获得OsRBR1∶GUS转基因植株。转基因植株的GUS组织化学染色分析表明,OsRBR1主要在花药和胚乳中表达。通过半定量RT-PCR分析了OsRBR1在不同发育时期小穗中的表达,发现OsRBR1表达水平从孢原细胞期到成熟花粉期逐渐降低。构建了瞬时表达载体35S∶OsRBR1∷GFP并转化水稻叶鞘原生质体进行OsRBR1的亚细胞定位分析,结果表明OsRBR1定位在细胞核。 3.OsRBR1共抑制转基因后代成熟花药I2-KI染色发现,结实率下降的杂合体花粉可染率与野生型相比并无明显差异,而纯合体植株没有花粉产生。通过半薄切片技术观察不育转基因植株的花粉发育过程,发现转基因植株花药孢原细胞期四层药壁间有额外的细胞,而绒毡层在减数分裂期间已经开始浓缩降解;二胞花粉早期,不育转基因植株的小孢子开始降解,到二孢花粉晚期小孢子完全降解。以上结果表明,花药发育中OsRBR1功能下降导致了药壁细胞的异常增殖和药壁异常降解,进而导致花粉完全败育。 4.利用半定量RT-PCR方法检测了OsRBR1表达下调转基因植株中多个相关基因的表达情况,发现了多个表达水平上调的基因,为进一步筛选OsRBR1的互作蛋白及研究OsRBR1的作用机理奠定了基础。 5.探讨了OsRBR1基因对非生物逆境的响应。发现OsRBR1在干旱和低温胁迫时表达水平不变,但是在受高盐胁迫时表达水平明显升高,表明OsRBR1可能参与了水稻应对盐胁迫的反应。