通过抑制水稻miR168改良产量、抗性和生育期
2021-05-13张凌荔鲁均华王文明
李 燕,王 贺,朱 勇,张凌荔,鲁均华,王文明
(四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室,成都 611130)
水稻是全球最重要的粮食作物之一。产量、生育期和抗性是水稻生产中的3个关键因素。然而,抗性与产量之间往往存在拮抗作用,免疫激活和抗病性的提高,常常以牺牲产量为代价,成为抗病种质创新的一个瓶颈问题[1-2]。同时,产量和生育期之间也存在平衡关系,高产的种质资源往往具有较长的全生育期[3-4],不利于农业生产的高效节能。目前,还没有单一基因可同时增产、增抗并缩短生育期的相关报道。寻找能同时协调上述三要素的基因,可为水稻高产抗病研究提供新的理论基础和备选基因资源。
MicroRNA(miRNA)是生物体内源的长度约为19~24个碱基的单链 RNA,与 Argonaute(AGO)蛋白结合,形成RNA诱导的沉默复合物(RISC),结合到与miRNA反向互补的DNA或RNA上,通过介导DNA甲基化修饰,RNA切割,以及阻断mRNA翻译等,调控基因表达。miRNA全方位控制植物的生长,发育和免疫[5-6]。我们在前期研究中发现,Osa-miR168(miR168)受稻瘟菌侵染诱导,而miR168的靶标基因编码了RISC的关键组成蛋白AGO1(AGO1a,AGO1b,AGO1c,AGO1d)。但是,miR168 如何通过AGO1调节稻瘟病抗性,以及如何影响水稻生长发育尚不清楚。
为了进一步研究miR168在稻瘟病抗性中的作用,我们构建了过表达miR168的转基因材料OX168,以及抑制miR168功能的转基因材料 MIM168。OX168材料中miR168累积显著增加,AGO1表达水平显著降低;反之,MIM168材料中miR168累积减少,AGO1表达增加。农艺性状分析显示,与对照相比,OX168株高增加,有效分蘖显著减少,千粒重有所增加;相反,MIM168株高降低,有效分蘖显著增加,千粒重有所降低。……
