干旱脅迫下不同倍性水稻的生理差異及ABA相關(guān)基因表達(dá)比較.pdf

1、在植物的進(jìn)化史上，通過(guò)基因組的加倍來(lái)適應(yīng)自然環(huán)境是一條非常重要的途徑。基因組的倍增可以存儲(chǔ)更多的遺傳信息，從而使植物能更好的生存下來(lái)已是不爭(zhēng)的事實(shí)，然而并非基因組越大對(duì)生物體越有利。為了驗(yàn)證不同倍性水稻的抗干旱能力，本研究利用自然發(fā)生的相同來(lái)源的單倍體、二倍體和三倍體水稻來(lái)研究不同倍性水稻的抗干旱脅迫能力。通過(guò)20％PEG培養(yǎng)液模擬自然干旱脅迫，測(cè)定不同倍性水稻植株葉片中的可溶性糖(SS)、可溶性蛋白、游離脯氨酸、丙二醛(MDA)和脫落

2、酸(ABA)等物質(zhì)含量及超氧化物岐化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性等生理指標(biāo)的變化，并運(yùn)用實(shí)時(shí)熒光定量PCR法檢測(cè)干旱脅迫下與ABA合成相關(guān)的六個(gè)基因OsCIPK15,Polcalcin、OsGASA2、OsCBL4、Myb和WGP1的表達(dá)量的變化，獲得如下結(jié)果：
　　 1.抗旱能力比較：觀測(cè)不同倍性水稻葉片枯黃和卷曲比例，單倍體的枯黃葉片占全植株的81％，二倍體為37％，三倍體為45％。根據(jù)表型變

3、化判斷不同倍性水稻對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)能力強(qiáng)弱順序?yàn)椋憾扼w＞三倍體＞單倍體。
　　 2.生理指標(biāo)含量變化：通過(guò)測(cè)定水稻葉片中與抗旱相關(guān)的7個(gè)生理指標(biāo)，我們發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，干旱脅迫下不同倍性水稻的可溶性糖(SS)、可溶性蛋白、游離脯氨酸、丙二醛(MDA)和脫落酸(ABA)等物質(zhì)含量增加，SOD、POD和CAT活性增強(qiáng)；三種不同倍性材料的可溶性蛋白在峰值時(shí)是對(duì)照的2.12倍(N)、2.08倍(2N)和1.45倍(3N)，可溶性糖含量

4、峰值時(shí)是對(duì)照的1.38倍(N)、1.41倍(2N)和1.18倍(3N)，游離脯氨酸峰值時(shí)是對(duì)照的2.65倍(N)、4.31倍(2N)和3.30倍(3N)，丙二醛含量峰值時(shí)是對(duì)照的3.44倍(N)、2.57倍(2N)和2.94倍(3N)，SOD峰值時(shí)是對(duì)照的1.41倍(N)、2.05倍(2N)和1.77倍(3N),CAT峰值時(shí)是對(duì)照的1.15倍(N)、1.44倍(2N)和1.16倍(3N),POD峰值時(shí)是對(duì)照的1.88倍(N)、1.86倍

5、(2N)和2倍(3N)。根據(jù)上述生理指標(biāo)分析，二倍體水稻對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)能力強(qiáng)于三倍體，單倍體最弱。
　　 3.6個(gè)ABA相關(guān)基因的表達(dá)差異比較：通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR對(duì)各基因進(jìn)行相對(duì)定量，在正常情況下，二倍體的WGP1和OsCIPK15基因表達(dá)水平較高，分別是單倍體的3.74和3.04倍，三倍體的WGP1基因表達(dá)水平最高，是單倍體的12.83倍，單倍體的OsGASA2基因表達(dá)量高于二倍體和三倍體，其余的基因差異不明顯。脅迫條件

6、下，各個(gè)基因表達(dá)水平與對(duì)照相比，單倍體OsCBL4基因表達(dá)水平上升，其余基因表達(dá)水平變化不明顯。二倍體Myb和WGP1基因表達(dá)水平下降，OsCBL4、OsGASA2和OsCIPK15基因表達(dá)水平上升，Polcalcin基因表達(dá)水平變化不明顯，三倍體Myb和WGP1基因表達(dá)水平下降，OsCBL4、OsGASA2和OsCIPK15基因表達(dá)水平上升，Polcalcin基因表達(dá)水平變化不明顯。
　　 綜合上述結(jié)果，干旱脅迫下，二倍體的抗

7、旱能力最強(qiáng)，因?yàn)樵诿{迫條件下與脅迫能力最密切相關(guān)的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和游離脯氨酸含量的變化幅度都超過(guò)了單倍體和三倍體，且反映膜受損程度的MDA含量低于單倍體和三倍體；二倍體作為目前大多數(shù)物種的共同選擇，其基因表達(dá)的協(xié)調(diào)性完美的適應(yīng)了目前的自然環(huán)境。三倍體可能因?yàn)槎嗔艘惶兹旧w，導(dǎo)致其基因表達(dá)的整體協(xié)調(diào)能力要弱于二倍體，因而表現(xiàn)出一定不適應(yīng)。而單倍體由于只有一套染色體，導(dǎo)致其生物表達(dá)量不足，在滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的生成，保護(hù)酶的表達(dá)等方