水稻自噬相关基因OsATG8c功能初步分析

• 作 者: 李鑫
• 出 处: 沈阳农业大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 水稻 OsATG8c 自噬 氮胁迫 碳胁迫 干旱胁迫

自噬是真核生物中一种保守的物质降解途径,对于植物的生长发育和抵御逆境胁迫具有重要作用,本文以水稻自噬相关基因OsATG8c的过表达株系35S-OsATG8c转基因水稻株系为主要研究对象,对该基因的功能进行了初步研究,观察其对水稻植株生长发育的影响以及在氮、碳胁迫和干旱胁迫中发挥的作用。主要结果如下所示:1、通过对Pro_OsATG8c-GUS转基因水稻进行GUS组织化学染色后发现,水稻自噬相关基因OsATG8c在水稻的根、茎、鞘、衰老叶片、新生叶片、孕穗期幼穗以及灌浆期穗部等组织部位都有表达,并对氮胁迫、碳胁迫和干旱胁迫均有响应。2、正常成长条件下,在生长发育方面,过表达OsATG8c降低了水稻的株高,增加了水稻的分蘖数目和生物量,提高了水稻叶片中的叶绿素含量。在产量方面,过表达OsATG8c提高了水稻的单株产量,产量构成因素中,过表达株系水稻的有效穗数显著高于对照SN9816,但结实率和千粒重显著低于SN9816。另外,35S-OsATG8c转基因株系水稻的氮素吸收效率和氮素利用效率均得到了显著提高,但稻米中蛋白质含量上升,直链淀粉含量降低,食味品质下降。3、在低氮条件下,35S-OsATG8c转基因株系对低氮胁迫表现出更高的耐受性,转基因株系拥有更多的分蘖数目和生物量,更高叶绿素含量、氮素吸收效率以及氮素利用效率。MDC染色结果显示,过表达OsATG8c提高了水稻的自噬活性,增加了自噬体数目,水稻在低氮条件下自噬体数目多于正常条件下,且在35S-OsATG8c转基因株系中这一现象更为明显,OsATG8c可能是通过增强水稻自噬能力来提高水稻对氮胁迫的耐受性。4、35S-OsATG8c转基因水稻株系和对照株系SN9816在经过长期黑暗处理后,转基因水稻株系的植株更为健康,可溶性糖和可溶性蛋白含量的变化量更小,过表达OsATG8c提高了水稻对碳饥饿的耐受性。5、在甘露醇模拟干旱胁迫的实验中,过表达OsATG8c基因缓解了干旱胁迫对种子萌发的抑制作用,延缓了干旱条件下水稻幼苗的死亡,提高了水稻对干旱胁迫的耐受性。综上研究结果表明,水稻自噬相关基因OsATG8c在提高水稻产量、氮素吸收效率利用效率等方面具有积极作用,当水稻面临氮胁迫、碳胁迫以及干旱胁迫时,可以提高水稻对这些胁迫的耐受性,对于实现水稻的高产稳产有益。