论文摘要
质膜NADPH氧化酶（Plasma membrane NADPH oxdidase, PM NOX）是植物细胞活性氧（Reative oxygen species, ROS）产生并积累的主要来源,该酶在抵御微生物侵害、抵抗重金属毒害以及调节植物的生长发育等方面都有重要的作用。我们通过数据库搜索发现,水稻基因组中至少有11个基因编码的蛋白被预测具有NOX酶活性,其中OSNOX2基因被发现受干旱胁迫诱导强烈表达。为进一步弄清OSNOX2基因的表达与干旱胁迫的关系,我们从韩国浦项科技大学生物技术中心订购了OSNOX2基因表达缺失的T-DNA突变体系PFG1A-09601.L,通过PCR和RT-PCR筛选鉴定得到了一个OSNOX2基因缺失的纯合突变体osnox2,并对该突变体在干旱胁迫下进行了系统研究。结果显示,突变体osnox2在株高、剑叶长和宽等形态指标上明显低于WT,而osnox2叶片中chl a/b比WT的要高32.9%。在土壤含水量达到8.48%时,水稻osnox2叶片内各类抗氧化酶的活性、H202含量及02-释放量均高于WT,而叶片总PM-NOX酶的活性osnox2比WT低18.9%。同时水稻osnox2的抗氧化能力明显低于WT。另外,通过osnox2和WT水稻全基因组基因表达发现,在水稻正常生长条件下,当p≤0.05时,osnox2与WT相比,差异表达达2倍以上的基因有152个,其中包含众多转座子及逆转座子蛋白基因、蛋白激酶基因、热激蛋白基因、ATP合成酶基因、逆转录酶蛋白基因、NADPH氧化酶基因1个、抗病相关蛋白基因、脱氢／氧化还原蛋白酶基因、过氧化物酶基因等许多功能基因。这些基因参与了细胞众多重要的生命活动,并在整个植株的生长发育及抵抗逆境胁迫方面起重要作用。另外在这152个差异表达基因中还包含有65个未知功能的表达蛋白基因。这些研究结果表明,OSNOX2基因具有重要的生理功能,不仅参与水稻植株对干旱等环境胁迫的响应,而且在水稻正常生长发育调控中具有重要作用。
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致谢摘要Abstract缩略词列表第一章 文献综述前言1. 植物体内的干旱胁迫响应机制1.1 干旱胁迫对植物光合作用的影响1.2 干旱胁迫下的活性氧伤害与植物的抗氧化防御系统1.3 干旱胁迫下植物的渗透调节1.4 干旱胁迫信号的感受和传递1.5 植物抗旱相关基因的表达2. 水稻干旱胁迫响应研究进展2.1 干旱胁迫影响水稻形态结构2.2 干旱胁迫影响水稻生理生态2.3 干旱胁迫影响水稻的产量与品质2.4 干旱胁迫诱导的蛋白表达2.5 水稻抗旱性分子生物学研究3. 植物NOX酶的结构及其功能3.1 质膜NADPH氧化酶（PM-NOX）的结构与类型3.2 植物质膜NADPH氧化酶（PM-NOX）参与众多生理过程并受多种因素调控3.3 水稻NOX酶家族及其功能研究4. 本研究的目的与意义第二章 材料与方法2.1 材料与处理2.2 突变体筛选及鉴定2.3 叶绿素含量测定2.4 叶片ROS组化染色分析2.5 土壤含水量测定2.6 叶片抗氧化物酶的提取与活性测定2O2含量和O2-释放水平的测定'>2.7 叶片H2O2含量和O2-释放水平的测定2.8 水稻总NADPH氧化酶提取及活性测定2.9 MV处理及电导率测定2.10 干旱胁迫下WT和osnox2叶片全基因组基因表达第三章 结果分析3.1 突变体筛选及鉴定3.2 WT和osnox2的形态特征及基本参数2O2和O2-的组化染色反应'>3.3 WT与osnox2叶片H2O2和O2-的组化染色反应3.4 土壤含水量测定3.5 WT与osnox2叶片抗氧化物酶活性的测定结果2O2和O2-含量分析'>3.6 WT与osnox2叶片中H2O2和O2-含量分析3.7 WT与osnox2叶片总PM-NOX酶活性3.8 WT与osnox2的抗氧化能力分析3.9 突变体osnox2全基因组基因表达分析3.9.1 水稻osnox2差异表达基因3.9.2 WT和osnox2差异表达的基因火山图3.9.3 WT与osnox2差异表达基因的维恩分析图3.9.4 水稻osnox2和WT差异表达基因的聚类热图第四章 讨论4.1 OSNOX2基因表达缺失突变显著影响水稻形态结构等基本农艺性状4.2 OSNOX2基因表达缺失突变使水稻植株对干旱的响应更为剧烈4.3 OSNOX2基因表达缺失突变使水稻对干旱胁迫更为敏感4.4 OSNOX2基因表达缺失突变降低了水稻植株的抗氧化能力4.5 OSNOX2基因与水稻抗逆性及水稻众多正常发育调控过程密切相关第五章 结论参考文献论文清单附件水稻大杆性状的解剖学与生理学特征References
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