水稻种胚LOX3基因及启动子的功能分析

【摘要】： 脂氧合酶是含有非血红素铁的双加氧酶，专一催化具有顺，顺-1，4-戊二烯结构的多不饱和脂肪酸，通过加入分子氧将它们转化成具有共轭双键的氢过氧化物脂肪酸。脂氧合酶广泛存在于植物体中，参与植物生长、发育、成熟、衰老及胁迫反应的各个过程。水稻成熟种胚中存在3种脂氧合酶同工酶，分别命名为LOX1，LOX2和LOX3，LOX3主要生成9-D-氢过氧基-10，12(E，Z)-十八碳二烯酸，在胚成熟过程中大量表达，占未萌发水稻种子LOX总活性的80～90％。本研究获得了转化LOX3 cDNA和启动子的水稻转基因植株，通过对转基因植株的鉴定和分析来了解LOX3基因和启动子的功能，主要结果如下： 1．构建了水稻种胚LOX3 cDNA的正义和反义植物表达载体和从常规品种越光和LOX3缺失品种Daw Dam中克隆的2个LOX3启动子驱动的报告基因的植物表达载体。 2．获得了转化正义和反义LOX3 cDNA及转化LOX3启动子的水稻转基因植株。 3．PCR和Southern鉴定证实基因已经导入水稻基因组中，种胚LOX3缺失鉴定和半定量RT-PCR分析说明反义抑制了LOX3基因的表达，对转基因植株中出现的变异性状进行了调查。 4．对LOX3启动子的表达情况进行了分析，从常规品种越光和LOX3缺失品种Daw Dam中克隆的启动子均能驱动报告基因的表达，说明LOX3的缺失非启动子突变造成。启动子驱动的报告基因在转基因植株的根、茎、叶、花药、种胚及种皮中均有表达，在萌发种子的胚和胚芽中表达，在胚乳中不表达，其在水稻中的表达活性要显著高于CaMV 35S启动子，说明LOX3启动子是一个高效安全的启动子。 5．构建了2个LOX3启动子的5’端缺失体，对2个启动子缺失体的水稻转基因植株进行GUS活性分析，2个缺失体的活性均高于启动子全长，说明缺失的区域中存在着未知的负调控元件，两个缺失体的活性也存在差异，说明缺失体之间也存在较重要的调控元件。 6．分析了转基因T1代植株的诱导表达特性，GUS定量检测结果表明，LOX3启动子驱动的GUS活性可被诱导增强，其中ABA的效果最明显，陈化和NaCl处理次之，证实了启动子中存在相应的诱导元件存在功效，LOX3启动子是一个诱导型的启动子，受逆境胁迫信号诱导。 7．对反义LOX3的T2代转基因植株进行了盐、干旱胁迫处理以及稻瘟病、条纹叶枯病、白叶枯病的接种鉴定，与非转基因对照相比，反义LOX3转基因植株对盐、干旱等非生物胁迫有一定的敏感性，在对生物胁迫的感受性中，稻瘟病接种鉴定效果最明显，白叶枯病接种效果较明显，条纹叶枯病效果不明显，而LOX3启动子对逆境胁迫诱导的响应也说明LOX3基因的功能是与此相关的，证实水稻种胚LOX3基因在逆境胁迫反应中发挥一定的作用。

【关键词】：水稻 LOX3 启动子 转基因植株 逆境胁迫
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：S511
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