水稻草矮病毒对水稻钾代谢的影响

论文摘要

水稻作为全球最重要的粮食作物,常年因水稻病毒病的威胁引发严重的经济损失。水稻草状矮化病毒（Rice grassy stunt virus, RGSV）是纤细病毒属（Tenuivirus）的成员之一,曾在南亚、东南亚大面积暴发,给亚洲水稻造成严重损失。本文主要针对水稻受RGSV侵染后会出现大量形状不规则的褐色或锈色小斑,对RGSV的致病机制进行研究。本实验分别检测了RGSV侵染的台中一号水稻和日本晴水稻的钾元素含量。其中,台中一号水稻在RGSV侵染后水稻钾元素含量下调52%,日本晴水稻在RGSV侵染后水稻钾元素含量下调36%。由此可见,RGSV的侵染使得水稻钾离子的吸收受到明显的抑制,并且这种抑制的效果因不同水稻品种对病毒有不同的抗性而有一定的差异,越是易感的水稻品种,受病毒影响越是显著。由此推测,水稻在RGSV侵染后产生的锈斑等症状可能与病毒对水稻钾元素吸收的抑制有关系。通过分析与水稻钾离子吸收相关基因,利用real time PCR对所收集的59个基因的mRNA表达量进行分析。结果表明,8个基因在RGSV侵染的水稻中表达显著上调,包括属于植物应答逆境CBL/CIPK信号系统的OsCIPK25、OsCIPK5、OsCBL5、OsCBL7、Na+/K+转运蛋白OsHKT1;5;高亲和性的钾离子转运体OsHAK23 （Os09g21000）;与AtCNGC4（具有抗病功能并可通过K+和Na+的拟南芥环核苷酸门控离子通道）同源的水稻基因Os01g0782700;水稻中高效转运K+的通道蛋白OsAKT2/3。病毒的侵染使水稻钾离子的吸收受到抑制,但是钾离子转运蛋白转录水平却是上调,我们推测,病毒的侵染可能抑制了钾离子吸收相关基因的翻译水平或者蛋白活性,而植物存在的逆境调控应答反应上调了受到抑制的基因的转录。表达量分析的结果中,CBL/CIPK家族基因,OsHKT1;5（SKC1）、OsHAK23基因转录水平的上调引起我们的浓厚兴趣。研究此类基因在水稻植株中的过表达或者沉默表达的表型,可以进一步确认草矮病害与钾元素的关系,加深对病毒致病机理的了解。本实验构建了OsCBL5、OsCBL7植物过表达载体和Os09g21000、OsCBL5、OsCIPK5、OsHKT1;5 RNAi植物表达载体,通过农杆菌介导的方法转化水稻,目前转化相关重组质粒的水稻愈伤正进行分化中,为后期的研究奠定基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 水稻草矮病毒研究概况
• 1.1 病害的发生、分布
• 1.2 病毒与寄主
• 1.3 病毒的结构和理化性质
• 1.4 血清学
• 1.5 基因组的结构及功能蛋白
• 1.6 RGSV的鉴定和防治
• 2 植物病毒对寄主的致病机制相关研究
• 3 水稻的钾元素的代谢
• 3.1 植物中钾的营养功能
• 3.2 植物缺钾的症状
• 3.3 植物钾离子代谢相关基因的研究进展
• 4 转基因技术在研究病毒与植物互作中的应用
• 5 本研究的目的和意义
• 第二章 RGSV的侵染对水稻的钾元素含量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 受RGSV侵染的病株的鉴定
• 2.2 受RGSV侵染的水稻钾元素的含量
• 3 小节与讨论
• 第三章 RGSV对水稻的钾离子吸收相关基因表达量的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 荧光定量引物可靠性检测
• 2.2 荧光定量引物扩增效率的检测
• 2.3 水稻的钾离子吸收相关基因表达量
• 3 小结与讨论
• 第四章 水稻的钾离子吸收相关基因过表达载体和RNAI载体的构建及其对水稻的遗传转化
• 1. 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 2 结果与分析
• 2.1 过表达载体构建
• 2.2 RNAi载体的构建
• 2.3 水稻成熟胚愈伤诱导
• 2.4 侵染与筛选
• 2.5 抗性愈伤的分化
• 3 小结与讨论
• 全文小结
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 致谢