水稻中二价铁吸收途径的基因表达调控研究

铁是植物生长和人类健康的必需微量元素。研究水稻中二价铁吸收途径的基因表达调控，对水稻抗缺铁胁迫及富铁水稻育种研究具有重要意义。我们在前期研究中筛选到一份丧失三价铁吸收途径却能强烈吸收土壤铁素的突变体，并克隆了突变基因。对突变体的富铁分子机理的研究，我们发现了2 个突变体根部强烈诱导的转录因子。本研究拟对新发现的水稻铁吸收代谢相关转录因子进行cDNA 克隆，利用定量RT-PCR法，对其进行时空表达分析；通过超表达和抑制表达的转基因研究，研究其在提高水稻铁吸收与代谢平衡等方面的功能；利用RT-PCR 和生物信息学方法，研究转录因子作用的下游关键基因。本研究成果不仅可在理论上丰富和完善水稻铁吸收与代谢的调控机制链，在实践运用中，克隆的新转录因子可通过分子标记技术或转基因技术用于高铁水稻

在水稻二价铁吸收途径中针对一个受缺铁胁迫诱导表达的UNK基因，分析了该基因在水稻二价铁吸收突变体中的功能。定量RT-PCR 的结果显示，UNK基因不仅在水稻地上部和根部均受缺铁胁迫的诱导表达，且在突变体中的诱导程度更强烈。UNK基因启动子融合GUS报告基因的转基因研究显示，野生型水稻在缺铁处理后其根部的GUS染色结果非常强烈，GUS显色结果与UNK基因转录表达水平受到缺铁诱导一致。突变体的GUS染色结果显示，其根部在正常供铁与受缺铁胁迫时均呈现强烈的GUS显色，而地上部则在缺铁胁迫后GUS显色部位和显色强度相应增加。亚细胞定位结果表明UNK基因编码了胞质蛋白。突变体中UNK基因的转基因研究结果显示，增强UNK基因表达的转基因突变体地上部株高明显降低，缺铁胁迫时其生长更是几乎停滞而呈现枯萎状态。干涉UNK基因表达的转基因突变体在正常条件下生长未受影响，而在缺铁胁迫条件下，其地上部株高以及叶片中的叶绿素含量都显著地高于突变体，生长状况明显要优于突变体本身。