摘要
生物钟是一种内源性计时机制，调控植物的生长发育过程。生物钟的昼夜节律振荡调控光合作用，对于提高作物产量和实现农业的可持续性发展具有重要意义。铁能维持参与光合作用的类囊体的稳定性,参与光反应中的电子转移过程，其稳态对光合作用的正常进行发挥重要作用。LUX是生物钟核心基因之一，参与晚间循环，响应光信号。水稻是世界上最重要的粮食作物之一，水稻的质量和产量与生物钟密切相关。在水稻中生物钟基因OsLUX是如何调控铁稳态，调控光信号传导和光合作用，目前尚未有明确的结论。因此，本研究深入探索生物钟如何调控铁稳态。本研究的结果如下： (1)构建OsLUX基因突变体，过表达和自身启动子载体，转化筛选纯合株系，获得转基因植株。突变体cas9-oslux-2-4是插入1个碱基的纯合株系，突变体cas9-oslux-7是缺失10个碱基的杂合株系，过表达OsLUX-OX-15，OsLUX-OX-30是2个独立高表达的纯合株系。 (2)对OsLUX-OX和WT正常培养和缺铁培养，发现OsLUX-OX叶绿素含量下降，缺铁培养可以降低OsLUX转录本丰度，使相位后移。说明水稻铁稳态能影响OsLUX的表达。缺铁处理后调控铁稳态相关基因的表达量在OsLUX-OX植株体内表达量下降，说明在转录水平上，OsLUX影响参与水稻铁稳态相关基因的表达。 (3)对水稻中与铁稳态调控相关的bHLH转录因子构建进化树，OsILR3与AtILR3的亲缘关系最近，其功能可能与AtILR3相似。对OsILR3启动子分析，筛选出4个LUX结合位点（LBS）。 (4)通过水稻原生质体瞬时表达系统检测转录因子OsLUX具有转录抑制作用。利用酵母单杂交，烟草瞬时转化，ChIP，EMSA等实验在体外和体内验证转录因子OsLUX抑制OsILR3基因的表达。 (5)构建OsILR3基因突变体，过表达载体，筛选鉴定纯合株系。获得缺失4个碱基的纯合突变体cas9-osilr3-13，高表达的过表达株系OsILR3-OX-3。 (6)叶绿素含量检测中发现cas9-oslux突变体叶绿素含量更高，而OsLUX-OX过表达叶绿素含量有明显降低。以上结果说明OsLUX影响水稻叶绿素的积累。 综上所述，本研究发现水稻生物钟基因OsLUX能够调控水稻铁稳态，基因OsILR3可能有与拟南芥铁稳态基因AtILR3相似的功能，OsLUX抑制OsILR3基因的表达，amp;nbsp;影响水稻叶绿素的积累。本研究的结果为研究水稻生物钟和铁稳态奠定理论基础，为改良水稻性状，培育高产水稻提供理论依据。
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