【摘 要】
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在拟南芥中AtSQD2可编码合成硫代异鼠李糖甘油二脂合酶,通过比对同源性,在水稻中获得三个SQD2同源基因,其中OsSQD2.1同源性最高。然而到目前为止,水稻中SQD2.1的具体功能还没有明确报道。为了明确OsSQD2.1的功能,本论文利用OsSQD2.1的组织定位、基因完全缺失突变体、基因沉默RNAi和超表达转基因材料,对OsSQD2.1在水稻生长发育和对磷素动态平衡过程中的功能进行初步研究,
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（31672226）； 国家转基因生物新品种培育科技重大专项（2016ZX08009-003-005）； 江苏省研究生科研与实践创新计划项目（KYCX17＿0592，KYCX17＿0594）；
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在拟南芥中AtSQD2可编码合成硫代异鼠李糖甘油二脂合酶,通过比对同源性,在水稻中获得三个SQD2同源基因,其中OsSQD2.1同源性最高。然而到目前为止,水稻中SQD2.1的具体功能还没有明确报道。为了明确OsSQD2.1的功能,本论文利用OsSQD2.1的组织定位、基因完全缺失突变体、基因沉默RNAi和超表达转基因材料,对OsSQD2.1在水稻生长发育和对磷素动态平衡过程中的功能进行初步研究,为提高水稻产量提供理论依据。主要研究结果如下:1、通过荧光定量PCR检测、芯片结果和组织定位材料的分析,发现OsSQD2.1在水稻不同发育时期以及多种组织器官中呈组成型表达。其中OsSQD2.1在叶片的皮层和根部的根尖、侧根原基、侧根区域以及根茎结合处表达较强,中柱表达较弱。通过不同缺素处理,发现OsSQD2.1的表达在地上部和根部均受缺磷缺钾诱导,且受缺硫抑制。通过烟草亚细胞定位可知,OsSQD2.1在绿色组织中定位于叶绿体。2、OsSQD2.1促进营养生长期水稻的根系生长发育,且促进水稻生殖生长期净光合速率、株高和产量。通过营养生长阶段对野生型、ossqd2.1和OsSQD2.1-RNAi材料表型分析,发现OsSQD2.1的突变和沉默显著抑制水稻营养生长阶段的生长和发育（主要是水稻主根和不定根的生长）。同时发现突变体及沉默干涉材料在水稻营养生长期及生殖生长期净光合速率显著降低。通过生殖生长阶段对野生型和转基因材料（ossqd2.1、OsSQD2.1-RNAi 和 OsSQD2.1-Ox）表型分析,发现 OsSQD2.1影响水稻生殖生长阶段的生长和发育,OsSQD2.1的突变和沉默降低了成熟期株高及单株产量,而超表达材料株高、穗长和单株产量明显增加,可以说明OsSQD2.1对水稻生殖生长期的株高和产量起正调控的作用。3、OsSQD2.1参与了水稻对磷素的吸收与利用。不同磷浓度处理水培实验结果表明,与野生型相比,OsSQD2.1的突变或沉默不同磷浓度条件下显著抑制主根和不定根的生长。OsSQD2.1的突变和沉默在水稻营养生长期对全磷及可溶性磷含量影响不大。生殖生长期盆栽实验表明,OsSQD2.1的突变与沉默在两种磷素供应条件下均升高了茎和叶鞘中的全磷浓度,缺磷时显著降低了老叶中的全磷浓度,推测OsSQD2.1的沉默和突变可能影响了水稻在生育后期磷素向繁育器官的再分配。综上所述,OsSQD2.1主要促进水稻生殖生长阶段缺磷条件下磷素在新老器官间的转移和再分配,并可能促进缺磷条件下有机磷向无机磷的转变,对水稻营养生长阶段磷素吸收速率影响不大。同时,OsSQD2.1对水稻的生长与发育也具有重要作用,尤其是影响了根系发育以及水稻净光合速率。
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