摘要
气候变暖背景下，全球范围内温度普遍升高，极端温度严重影响了植物全生育期的生长发育。为了应对高温胁迫，水稻进化出多重耐性机制，降低细胞内活性氧（ROS）水平，以保持细胞膜系统的稳定性，提高对高温的耐受性。因此，研究水稻在高温胁迫下的作用机制具有非常重要的理论和应用意义。在植物中，温度诱导的载脂蛋白（TILs，temperature-inducedlipocalins）是一类在真核细胞中高度保守和脂类结合和转运蛋白，该蛋白在植物对不同生物和非生物胁迫响应中发挥重要作用。本论文以OsTIL2超表达和基因编辑纯合株系为材料，考察了转基因株系的农艺性状，鉴定了水稻全生育期（萌发期、苗期和开花期）的耐热性，研究了OsTIL2在高温胁迫下的抗氧化酶活性及其脂质组变化，主要研究结果如下： 1.OsTIL2（LOC_Os08g34150）编码179个含有氨基酸残基的蛋白质。该蛋白定位于水稻原生质体的细胞膜和细胞质中。OsTIL2在水稻幼苗中受高温上调表达。 2.在正常条件下，OsTIL2不影响水稻生长发育和产量。在2021年大田种植下，3个纯合超表达株系（OE-1，OE-3和OE-9）和3个基因编辑纯合株系（C-2、C-3和C-10）与野生型的株高、穗长、有效分蘖数、穗粒数、结实率及千粒重无明显差异。 3.OsTIL2负调控水稻全生育期的耐热性。在萌发期，对照处理（30℃处理7d）条件下，各株系根长与芽长差异不明显。经40℃处理2d，OsTIL2超表达和基因编辑株系的根长和芽长较野生型差异显著；在幼苗期，14d水培幼苗42℃处理2d后28℃恢复7d，与野生型存活率相比，OsTIL2超表达株系存活率降低，而基因编辑株系存活率较高；开花后10d进行高温37℃/30℃（昼/夜）处理10d，OsTIL2超表达株系耐热指数低于野生型，OsTIL2基因编辑株系的耐热指数高于野生型。 4.生理指标测定结果表明，在正常条件下，OsTIL2超表达、基因编辑株系与野生型在苗期和开花期的生理指标无显著差异。在高温胁迫下，OsTIL2基因编辑株系SOD、POD、APX和CAT的酶活高于野生型和超表达株系；与野生型相比，OsTIL2超表达株系可溶性糖含量较低，而基因编辑株系的可溶性糖含量较高；OsTIL2基因编辑株系MDA、H2O2含量低于野生型和超表达株系，苗期和开花期结果一致，表明OsTIL2负调控水稻的耐热性。 5.利用UPLC-MS/MS测定了苗期OsTIL2脂类代谢变化。结果表明，常温条件下，转基因株系与野生型的脂质种类和含量无明显差异。高温胁迫下，各株系脂质总含量降低，但降低程度不同。高温胁迫下，与野生型和基因编辑株系相比，OsTIL2超表达株系的DBI更高，ACL更短，说明膜脂流动性更强，更不耐高温。相关性分析显示，DAG36∶6、PA36∶6、MGDG36∶6、DGDG36∶6组分与脂质DBI显著正相关，36∶2甘油磷脂与膜脂DBI显著正相关。结果表明，OsTIL2主要影响了高温下36∶6甘油糖脂和36∶2甘油磷脂含量，从而负调控水稻的耐热性。
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