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《湖南农业大学》 2014年
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水稻OsCesA4基因的纤维素合成与纤维性状调控功能研究

刘丽娟  
【摘要】:水稻倒伏是影响粮食产量的关键问题,水稻倒伏主要是由于细胞壁的结构和细胞成分变化导致的,纤维素含量是影响水稻倒伏的关键因素,同时也是影响茎秆机械强度的限制条件。本研究在前期的研究基础上,对纤维素合成酶基因OsCesA4过表达转基因水稻植株与对照进行了茎秆的形态解剖特征和纤维素、半纤维素和木质素的含量分析,并从细胞和生理生化水平分析了OsCesA4基因影响纤维素合成和调控纤维性状的机理,为利用提高水稻抗倒伏性奠定了理论基础。主要的研究成果如下: 1.通过农杆菌介导法转化水稻,在DNA和RNA转录水平上对阳性植株进行验证,获得了阳性OsCesA4过表达植株。 2.对OsCesA4过表达植株的形态进行观察,发现与对照相比,OsCesA4过表达植株的茎节变长变粗,剑叶长度和宽度、每穗粒数、植株高度、谷粒长度增加;对农艺性状的统计分析证实了OsCesA4过表达植株在株高、剑叶长和宽、穗长、茎节长和宽、每穗粒数以及结实率有明显差异,每穗粒数差异极其显著,分蘖数和千粒重没有明显差异。 3.对OsCesA4过表达植株的脆性进行观察,发现OsCesA4过表达植株的叶、茎、叶鞘和穗的脆性降低。 4.对OsCesA4过表达植株的茎秆的扫描电镜以及石蜡切片的观察,发现OsCesA4过表达茎壁变厚,茎的厚壁细胞致密且空腔小,茎秆的小维管束数量增加。 5.对OsCesA4过表达植株的茎秆的化学成分分析,发现OsCesA4过表达茎杆的纤维素的含量增加了9.5%左右,木质素含量增加了2.6%左右,半纤维素含量减少了7%左右。 6.对OsCesA4过表达植株进行抗逆性分析,发现OsCesA4的过量表达降低了植株在幼苗期耐旱、耐高温、耐高盐性。在孕穗期高温处理8天后OsCesA4过表达植株与野生型植株的形态上差异不明显,然而可育花粉率和结实率存在显著差异。高温处理后野生型植株的可育花粉率下降到28.19%,而OsCesA4过表达植株的可育花粉率仍可保持在53.78%。高温处理后野生型植株的结实率比未处理植株的结实率降低了35.98%(从未处理植株的58.85%下降到22.87%),而高温处理后OsCesA4过表达植株的结实率比未处理过表达植株的结实率仅降低了21.66%(从未处理植株的62.88%下降到41.22%)。高温处理后OsCesA4
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