水稻OsABC1K3突变体鉴定及其对强光胁迫的响应

• 作者: 周勇 徐梦彬 梁国华 纪剑辉 袁彩勇 高清松
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 水稻 ABC1 T-DNA插入突变体 强光胁迫 淀粉合成
• 年，卷（期）: 2016,（4）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 609-620
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.04.001

摘要

[目的]强光胁迫能够抑制植物光合作用,严重时造成光合器官破坏,影响作物生长和产量.以T-DNA插入突变体为材料,研究水稻ABC1 (activity of bcl complex)激酶基因OsABC1K3响应强光胁迫的生理功能.[方法]根据水稻基因组注释数据库预测的OsABC1K3不同转录本共有序列设计引物,采用3'RACE对OsABC1K3可变剪接进行验证;从水稻T-DNA插入序列数据库中获得该基因的T-DNA插入突变体osabc1k3,通过加代繁殖和PCR检测取得纯合突变体,调查突变体株高、结实率、种子大小等农艺性状,采用Arnon法测定叶片色素含量,利用LI-6400便携式光合测定系统测定抽穗期旗叶光合速率,采用透射电镜分析叶绿体超微结构;将生长于300 μmol·m-2·s-1光照强度下的野生型和突变体幼苗转移至800μmo l·m-2·s-1光照强度进行强光处理,观察植株表型,分析叶绿体超微结构和叶绿素含量变化;用含20μmol·L-1甲基紫精(MV)和0.1％吐温20的水溶液喷洒野生型和突变体幼苗叶片表面,以单独用0.1％吐温20喷洒的幼苗作为对照,观察叶片表型,测定处理后超氧化物歧化酶(SOD)活性和丙二醛(MDA)含量;采用实时荧光定量PCR分析突变体淀粉合成、叶绿体异戊二烯基脂合成及叶绿体ABC1激酶基因的表达.[结果]OsABC1K3仅检测到一个转录本LOC_OsO5g25840.3 osabc1k3突变体株高和结实率下降,种子变小,其中,粒宽下降了13.4％,粒厚下降了6.8％,千粒重下降了18.2％,而粒长与野生型无显著差异.突变体叶片叶绿素含量下降,而叶绿素a/b和类胡萝卜素含量高于对照.突变体叶绿体形态正常,但缺乏淀粉粒.光合活性分析表明,突变体叶片光合速率与野生型无显著差异.强光处理7d后,突变体叶片发生黄化;9d后,部分植株枯死.强光处理后突变体叶绿体类囊体结构紊乱,出现大量的空泡.进一步对叶绿素含量进行测定表明,突变体叶片叶绿素衰减程度显著高于对照.然而,MV处理后突变体叶片坏死程度、SOD活性及MDA含量与野生型无显著差异.此外,OsABC1K3突变影响了叶片淀粉合成、叶绿体异戊二烯基脂合成及叶绿体ABC1激酶基因的表达.[结论]OsABC1K3可能不参与水稻氧化胁迫的防御,而通过遗传控制的信号途径调控强光胁迫响应.