miR528在水稻應答砷脅迫中的功能研究.pdf

1、水稻砷污染是世界性重大環(huán)境與食品安全問題。提高水稻對砷的耐受性是解決水稻砷污染的有效途徑之一。但是目前與水稻砷耐性相關的研究很少,僅有少數(shù)或與水稻砷耐性相關的蛋白編碼基因被發(fā)現(xiàn),而鮮見miRNA與水稻砷耐性方面的研究報道。前期我們通過高通量測序方法發(fā)現(xiàn),在砷脅迫下,miR528在砷敏感品種明恢86根中被顯著誘導表達,但其在水稻應答砷脅迫中究竟執(zhí)行何種功能尚不清楚。
　　為探明miR528在水稻對砷耐受中的作用及其生理機制,我們構建

2、了miR528的超表達載體,并轉化到日本晴(耐砷)中,成功獲得miR528過表達轉基因植株。結果發(fā)現(xiàn),在正常栽培條件下 miR528過表達植株與野生型并無明顯表型差異;但在25μM亞砷酸鹽處理1天時轉基因植株開始出現(xiàn)葉片卷曲、黃化等典型的砷中毒癥狀,即表現(xiàn)為砷敏感。與野生型相比,過表達植株對砷的吸收量僅為野生型的48％,而砷轉移速率卻是野生型的2.27倍;丙二醛的含量顯著上升,為野生型的1.49倍;超氧化物歧化酶和過氧化物酶的活性出現(xiàn)極

3、顯著下降;根和葉中的脯氨酸含量分別上升了11.7%和126.2%。
　　為進一步闡明miR528調控水稻應答砷脅迫的分子機理,我們對其靶基因及與水稻砷吸收和耐性等相關的基因進行了定量表達分析。結果發(fā)現(xiàn)LOC_Os07g38290.1、LOC_Os01g03640.1、LOC_Os01g62600.1和LOC_Os07g09690.1的表達趨勢與miR528呈明顯負相關,表明這4個基因在miR528介導的水稻響應砷脅迫的過程中起主要

4、作用。PIP2;4、PIP2;6和PIP2;7在亞砷酸鹽處理72h時表達受到顯著抑制。這些結果表明miR528過表達后,可通過影響其靶基因與砷耐受性相關的PIP亞家族基因等的表達,進而調控水稻植株對砷的敏感性。
　　本實驗首次在miRNA-mRNA層面上闡述了,miR528在水稻應答砷脅迫過程中的作用及初步的生理和分子機理,這為深入揭示水稻應答砷脅迫的分子機理及基因作用網絡奠定了堅實基礎,并可為水稻抗逆育種或品種改良提供優(yōu)異靶基因