水稻OsICE1转录因子的突变体分析

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摘要：ICE1（Inducer of CBF Expression 1）转录因子是调控CBF3转录因子表达的关键因子，能通过特异地结合到CBF3启动子上MYC识别位点，调节下游抗冷相关基因表达。本研究以T-DNA插入突变体为材料，利用遗传学和植物生理学手段，对水稻OsICE1基因的生理和分子功能进行深入研究。结果表明osice1突变体株高略矮于野生型，育性显著低于野生型；低温处理表明，突变体叶片萎蔫程度大于野生型，过氧化物酶和丙二醛含量显著高于对照，说明突变体对低温胁迫更加敏感。这些结果表明，OsICE1基因参与水稻生长发育和低温应答等多个生理过程的调控。54347

毕业论文关键词：水稻，ICE1，T-DNA插入突变体，低温胁迫

Abstract: ICE1 (Inducer of CBF Expression 1) transcription factor is a key factor in the regulation of CBF3 transcription factor expression. ICE1 can bind to MYC sites of CBF3 promoter specifically and regulate the expression of downstream cold tolerance related genes. In this study, we characterized the rice OsICE1 gene using T-DNA insertion mutants. The results showed that the osice1 mutant is slightly lower than wild-type, and the fertility is significantly lower. Low temperature treatment revealed that the mutant leaf wilting was more serious than wild-type, and the peroxidase and malondialdehyde content were significantly higher, suggesting that mutants are more sensitive to low temperature stress. These results indicate that OsICE1 is involved in the regulation of various physiological processes such as growth and development and low temperature stress response.

Keywords: rice, ICE1, T-DNA insertion mutant, low temperature stress

1 引言 4

2 材料和方法 4

2.1 植物材料 4

2.2 低温处理实验 5

2.3 抗氧化酶的提取和活性测定 5

3 结果与分析 6

3.1 osice1突变体鉴定 6

3.2 osice1突变体对低温胁迫的应答 6

3.3 低温处理对突变体POD活性和MDA含量的影响 7

讨论 9

参考文献 10

致谢 11

1 引言

低温是严重影响植物生长发育过程的重要非生物胁迫因素之一[1]，在植物整个生育过程中发挥着重要的影响，作物遭受低温会造成植株苗弱、局部坏死、萎蔫、生长发育期长等不良的影响，进而导致产量的降低以及品质的下降，对农业生产造成巨大的损失。植物对低温的应答不是被动的，许多植物处在低温环境下一段时间后，会诱导产生一些与低温胁迫相关基因的表达，进而显著提高植物的抗寒性，这种现象称为冷驯化。植物冷驯化过程中，会激活一系列基因的表达，这些被低温诱导表达的基因称为冷诱导基因（cold regulated gene, COR）[2]。

ICE1(inducer of CBF expression 1)是冷诱导转录因子和调节拟南芥抗冻性的调节因子，低温能够诱导CBF转录因子家族的表达，反过来CBF能够激活更多的下游基因来增强植物的抗冻性[3]，这是一个级联反应的过程，而ICE1是这个级联反应中的最上游的转录因子。ICE1编码一个类似转录激活基因MYC的bHLH(basic helix-loop-helix protein)转录因子,ICE1能特定地结合到CBF3启动子的MYC识别序列上。Chinnusamy等人[3]通过分离筛选ice1突变体，发现ice1突变体能够阻断CBF3启动子的表达，并且降低很多CBF转录因子下游基因的表达，这些变化导致植物的抗冻性显著下降，这说明在低温下ICE1基因能够诱导CBF3的表达，进而提高植株对低温的耐受力。然而根据已有研究表明CBF基因的持续性表达，植株会发生矮化、生长缓慢等现象，这在植物基因工程育种过程中是一个严重的弊端，而利用ICE1基因可以很好地解决这一问题，不会影响到植株的生长发育状况。在对模式生物拟南芥的研究过程中，已有研究发现过量表达的ICE1不影响拟南芥的正常生长,而且能显著提高幼苗对低温的耐受性[4]。因此,利用ICE1基因来提高植物对低温的抗逆性有着巨大的优越性。