idr1维持巴西陆稻（bxld）耐热能力的表型研究及机制初探
高温是制约作物产量和品质的重要环境因子。随着人类活动导致全球气温持续上升，温室效应急剧加强，作物生产正在面临高温逆境的严峻挑战。持续高温会对植物的生长发育造成不可逆的影响。本研究组前期通过Co60诱变野生型巴西陆稻 (BXLD)，得到一个高度抗旱的突变体idr1-1。通过图位克隆技术把IDR1基因定位到5号染色体上。当用45 ℃高温处理idr1-1后发现，该突变体对高温敏感程度远远高于野生型BXLD。进一步利用突变体idr1-1、idr1-1回补以及IDR1超表达株系，研究了idr1-1产生高温敏感的可能的分子机理。此研究将对增强水稻抗高温伤害具有指导作用，为培育抗高温水稻提供理论基础和实践依据。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
植物耐热机制的信号转导及调节途径 1
1 实验材料 4
2 实验方法 4
2．1 BXLD及idr11的耐热性表型特征研究 4
2．1．1 木村营养液配制 4
2．2 IDR1基因的图位克隆 5
2．3 PCR及酶切体系和条件 5
2．3．1 PCR 5
2．3．2 酶切 5
2．4 不同时长热处理IDR1转录表达的RTPCR 5
2．4．1 45 ℃高温处理及取样 5
2．4．2 提取DNA 5
2．4．3 制胶电泳 5
2．4．4 胶回收 6
2．5 RNA反转录验证 6
2．5．1 RNA提取 6
2．5．2 RNA反转录 6
2．6 DAB染色离体叶片 6
3 研究条件 6
3．1 实验室硬件条件的保障 6
3．2 实验材料的保障 6
4 结果与分析 7
4．1 IDR1突变后引起的表型效应 7
4．2 IDR1基因的回补验证 7
4．3 IDR1突变后BXLD的耐热性降低 8
4．4 IDR1基 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
因的转录表达受高温诱导 8
4．5 IDR1突变后导致其清除活性氧能力减弱 9
4．6 IDR1可能通过调控MPK家族某些成员的转录表达控制BXLD耐热性 9
5 讨论 10
致谢 10
参考文献 10
IDR1维持巴西陆稻(BXLD)耐热能力的表型研究及机制初探
引言
植物耐热机制的信号转导及调节途径
高温胁迫是影响作物生长发育和产量质量的重要逆境因子。高温胁迫是指温度升高到一定程度并超过一段时间对作物生长和发育造成不可逆转的影响的逆境胁迫。对于水稻来讲，温度超过35℃即为高温胁迫。
在高温胁迫下植物的耐热反应涉及到一系列的信号途径。如细胞膜和第二信使(Ca2+、NO、H2O2 等)及各种下游调节组分[58](钙调蛋白、MAPKs、Hsp90、HSFs、ATP、PLC9 等)。植物受到热胁迫时会产生一系列改变，从感知高温到信号传导，再到产生一系列应付各种热激胁迫的相关代谢物(图1)。转录因子对植物逆境信号转导的研究是一个很关键的因素。转录因子在胁迫刺激下不断合成，并将信号传递和放大，调控下游基因表达，进而引起一系列的植物抗逆反应。其中和植物逆境抗性相关的主要有4类：bZIP类，W RKY类，NAC类，AP2 /EREBP类和MYB类。虽然每种转录因子，各自有各自主要的功能，但是同一个胁迫反应涉及到多种转录因子，同一个转录因子也可以参与多个胁迫反应。
高温逆境下植物体内渗透调节物质也会发生变化。高温胁迫能使植物体内的蛋白质变性、凝聚，从而遭受伤害，且高温条件下有关蛋白质合成的酶功能减弱，所以蛋白质活性在高温胁迫下，随温度升高而下降。可溶性糖对植物细胞具有渗透调节及保护细胞膜结构稳定性的作用。植物为了适应干早、高温、低温等逆境条件，会主动积累一些可溶性糖，降低自身的渗透势和冰点，从而适应外界条件的变化。游离的脯氨酸是植物体内一种重要的渗透调节物质。丙二醛(MDA)是细胞膜脂过氧化作用的产物之一，它的产生反映了膜的损伤程度。因此，丙二醛产生数量的多少不仅能够代表膜脂过氧化的程度，而且可以间接体现出植物组织抗氧化能力的强弱。所以，可溶性蛋白，可溶性糖，脯氨酸及丙二醛(MDA)是植物耐热性强弱的重要指标。
高温还能严重影响细胞膜系统稳定性。高温胁迫可以从多方面影响植物体，其中一个重要的方面是对细胞膜系统功能的影响。细胞膜被认为是植物受高温胁迫损害的主要部位，高温胁迫会破坏细胞膜结构的完整性，不仅使细胞膜丧失选择性吸收能力，而且会导致细胞内电解质的渗漏。当温度升高时，膜蛋白移动的幅度增大，结合强度加强；但当温度过高时，生物膜的疏水键会断裂，导致膜蛋白变性，膜脂分子液化。生物膜结构发生了变化，从而使生物膜不能正常维持ATP活动。同时膜的透性也在增大，加上细胞内原生质外渗，最后植物细胞受到损伤，严重甚至死亡。
G蛋白是一类能与鸟嘌呤核苷酸结合，并且具有GTP水解酶活性的信号转导蛋白。有两种类型的G蛋白，刺激型调节蛋白和抑制型调节蛋白。两种类型的G蛋白都由α、β和γ三个亚基组成，β和γ亚基大小相似，在细胞质中通常以二聚体形式存在。而α亚基在细胞质中以单体形式存在，它有两个结合位点：一个位点是结合GTP，具有GTP酶活性，能够水解GTP；另一个位点是含有负价键的修饰位点。刺激型和抑制型调节蛋白都能调节相应受体的亲合性，作用于腺苷酸环化酶，从而产生cAMP。当配体与受体结合之后，诱导GTP与结合在G蛋白上的GDP进行交换，从而激活位于信号传导途径中下游的腺苷酸环化酶。G蛋白偶联受体、G 蛋白和效应器分子组成了G蛋白偶联的信号传导系统。G蛋白是一个分子开关，传导由G蛋白偶联受体接收到的信号，再从G蛋白上解离出亚基作为传导物，把膜上的酶和离子通道活化，使细胞内产生第二信使，从而引起胞内相应的生物反应[1]。
G蛋白将细胞外的第一信使激素和细胞内的第二信使cAMP联系起来。G蛋白介导的信号转导途径较为保守。G蛋白位于质膜内侧，当细胞转导胞外信号时，首先胞外基团与质膜上的G蛋白偶联受体(GPCRs)结合，受体活化后激活质膜内侧的G蛋白，G蛋白再激活其下游的各种效应器，在细胞内生成第二信使，从而将信号传递下去，调节生物的生长发育。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
植物耐热机制的信号转导及调节途径 1
1 实验材料 4
2 实验方法 4
2．1 BXLD及idr11的耐热性表型特征研究 4
2．1．1 木村营养液配制 4
2．2 IDR1基因的图位克隆 5
2．3 PCR及酶切体系和条件 5
2．3．1 PCR 5
2．3．2 酶切 5
2．4 不同时长热处理IDR1转录表达的RTPCR 5
2．4．1 45 ℃高温处理及取样 5
2．4．2 提取DNA 5
2．4．3 制胶电泳 5
2．4．4 胶回收 6
2．5 RNA反转录验证 6
2．5．1 RNA提取 6
2．5．2 RNA反转录 6
2．6 DAB染色离体叶片 6
3 研究条件 6
3．1 实验室硬件条件的保障 6
3．2 实验材料的保障 6
4 结果与分析 7
4．1 IDR1突变后引起的表型效应 7
4．2 IDR1基因的回补验证 7
4．3 IDR1突变后BXLD的耐热性降低 8
4．4 IDR1基 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
因的转录表达受高温诱导 8
4．5 IDR1突变后导致其清除活性氧能力减弱 9
4．6 IDR1可能通过调控MPK家族某些成员的转录表达控制BXLD耐热性 9
5 讨论 10
致谢 10
参考文献 10
IDR1维持巴西陆稻(BXLD)耐热能力的表型研究及机制初探
引言
植物耐热机制的信号转导及调节途径
高温胁迫是影响作物生长发育和产量质量的重要逆境因子。高温胁迫是指温度升高到一定程度并超过一段时间对作物生长和发育造成不可逆转的影响的逆境胁迫。对于水稻来讲，温度超过35℃即为高温胁迫。
在高温胁迫下植物的耐热反应涉及到一系列的信号途径。如细胞膜和第二信使(Ca2+、NO、H2O2 等)及各种下游调节组分[58](钙调蛋白、MAPKs、Hsp90、HSFs、ATP、PLC9 等)。植物受到热胁迫时会产生一系列改变，从感知高温到信号传导，再到产生一系列应付各种热激胁迫的相关代谢物(图1)。转录因子对植物逆境信号转导的研究是一个很关键的因素。转录因子在胁迫刺激下不断合成，并将信号传递和放大，调控下游基因表达，进而引起一系列的植物抗逆反应。其中和植物逆境抗性相关的主要有4类：bZIP类，W RKY类，NAC类，AP2 /EREBP类和MYB类。虽然每种转录因子，各自有各自主要的功能，但是同一个胁迫反应涉及到多种转录因子，同一个转录因子也可以参与多个胁迫反应。
高温逆境下植物体内渗透调节物质也会发生变化。高温胁迫能使植物体内的蛋白质变性、凝聚，从而遭受伤害，且高温条件下有关蛋白质合成的酶功能减弱，所以蛋白质活性在高温胁迫下，随温度升高而下降。可溶性糖对植物细胞具有渗透调节及保护细胞膜结构稳定性的作用。植物为了适应干早、高温、低温等逆境条件，会主动积累一些可溶性糖，降低自身的渗透势和冰点，从而适应外界条件的变化。游离的脯氨酸是植物体内一种重要的渗透调节物质。丙二醛(MDA)是细胞膜脂过氧化作用的产物之一，它的产生反映了膜的损伤程度。因此，丙二醛产生数量的多少不仅能够代表膜脂过氧化的程度，而且可以间接体现出植物组织抗氧化能力的强弱。所以，可溶性蛋白，可溶性糖，脯氨酸及丙二醛(MDA)是植物耐热性强弱的重要指标。
高温还能严重影响细胞膜系统稳定性。高温胁迫可以从多方面影响植物体，其中一个重要的方面是对细胞膜系统功能的影响。细胞膜被认为是植物受高温胁迫损害的主要部位，高温胁迫会破坏细胞膜结构的完整性，不仅使细胞膜丧失选择性吸收能力，而且会导致细胞内电解质的渗漏。当温度升高时，膜蛋白移动的幅度增大，结合强度加强；但当温度过高时，生物膜的疏水键会断裂，导致膜蛋白变性，膜脂分子液化。生物膜结构发生了变化，从而使生物膜不能正常维持ATP活动。同时膜的透性也在增大，加上细胞内原生质外渗，最后植物细胞受到损伤，严重甚至死亡。
G蛋白是一类能与鸟嘌呤核苷酸结合，并且具有GTP水解酶活性的信号转导蛋白。有两种类型的G蛋白，刺激型调节蛋白和抑制型调节蛋白。两种类型的G蛋白都由α、β和γ三个亚基组成，β和γ亚基大小相似，在细胞质中通常以二聚体形式存在。而α亚基在细胞质中以单体形式存在，它有两个结合位点：一个位点是结合GTP，具有GTP酶活性，能够水解GTP；另一个位点是含有负价键的修饰位点。刺激型和抑制型调节蛋白都能调节相应受体的亲合性，作用于腺苷酸环化酶，从而产生cAMP。当配体与受体结合之后，诱导GTP与结合在G蛋白上的GDP进行交换，从而激活位于信号传导途径中下游的腺苷酸环化酶。G蛋白偶联受体、G 蛋白和效应器分子组成了G蛋白偶联的信号传导系统。G蛋白是一个分子开关，传导由G蛋白偶联受体接收到的信号，再从G蛋白上解离出亚基作为传导物，把膜上的酶和离子通道活化，使细胞内产生第二信使，从而引起胞内相应的生物反应[1]。
G蛋白将细胞外的第一信使激素和细胞内的第二信使cAMP联系起来。G蛋白介导的信号转导途径较为保守。G蛋白位于质膜内侧，当细胞转导胞外信号时，首先胞外基团与质膜上的G蛋白偶联受体(GPCRs)结合，受体活化后激活质膜内侧的G蛋白，G蛋白再激活其下游的各种效应器，在细胞内生成第二信使，从而将信号传递下去，调节生物的生长发育。
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