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RNA干扰(RNA interference,RNAi)是真核生物中的一种普遍现象,它在很多不同的生物过程中起到非常重要的作用。RNAi的重要特征包括Dicer切割产生小分子RNA和RNA诱导的沉默结合体(RNA-induced silencing complex,RISC)的形成。RISC可以导致转录或转录后水平的基因沉默。Argonaute蛋白是组成RISCs复合物的核心成员。由此可见,Argonaute蛋白在基因沉默中起着重要的作用。
OsAGO2和OsAGO3是位于水稻第四染色体上串联重复的两个AGO蛋白家族成员。在本实验室的早期研究中,分别获得了OsAGO2和OsAGO3反义转化植株。在此基础上,本研究对OsAGO2和OsAGO3的反义转化植株进行了表型观察,制作了OsAGO3反义植株基因芯片,并对OsAGO3反义转化植株进行金属含量和甲基化水平检测,以探索这两个基因的功能。
本论文主要结果如下:
1.OsAGO2反义转化植株的主要表型为结实率低。针对这个表型,利用普通显微镜观察了OsAGO2反义植株的花粉育性、花粉离体萌发情况、柱头和花药的形态;利用荧光显微镜观察了花粉管的生长情况;利用扫描电镜观察了柱头形态。最后总结出OsAGO2反义转化植株结实率低的原因有三:第一,花粉育性低,仅为37%左右;第二,药室内卷,导致花粉不能完全散发,使到达柱头的花粉数量大大减少;第三,柱头表面干涩,坚挺,光滑且没有分泌物,使柱头失去粘性。此结果表明,OsAGO2蛋白与水稻花药与柱头的发育密切相关。
2.OsAGO3反义转化植株的主要表型为植株矮状、叶色深绿、穗总数减少,百粒重降低等。制作了OsAGO3反义转化植株的基因芯片,结果显示表达量上调2倍以上的基因有108个,下调2倍以上的有65个。在上调的108个基因中大部分与金属转运相关。金属含量检测发现,OsAGO3反义转化植株中Fe、Mg、P及Mn等矿物质元素含量均有20%以上的上调,这说明OsAGO3蛋白参与调控水稻的金属平衡。同时,选取其中的6个基因进行甲基化水平鉴定,发现14-3-3蛋白的5’UTR区域有一个甲基化程度降低的位点,初步揭示了OsAGO3蛋白具有甲基化的功能。