OsU494A在植物激素調(diào)控水稻幼苗根系生長(zhǎng)過(guò)程中的作用.pdf

1、OsU496A是一個(gè)未知功能的水稻膜蛋白。生物信息學(xué)分析及其驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，OsU496A在水稻根系表達(dá)量較高，特別是在幼苗根系（幼根）中的表達(dá)量?jī)H次于表達(dá)量最高的胚乳。根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的重要功能器官，而幼根的生長(zhǎng)狀況直接決定了成株根系的構(gòu)型，從而最終影響作物產(chǎn)量。植物幼根的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程受各種內(nèi)外因素的調(diào)控，其中，植物激素（尤其是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）是關(guān)鍵的調(diào)控因子。本研究以本實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的OsU496A干擾表達(dá)和過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻株

2、系為實(shí)驗(yàn)組，以日本晴和轉(zhuǎn)空載體水稻為對(duì)照組展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)根系表型比較，內(nèi)源激素含量測(cè)定，外源激素類物質(zhì)處理和激素相關(guān)基因表達(dá)分析等對(duì)OsU496A在植物激素調(diào)控水稻幼根生長(zhǎng)過(guò)程中的作用進(jìn)行研究。取得的主要結(jié)果如下:
　　1、各基因型水稻中OsU496A的實(shí)時(shí)熒光定量PCR和蛋白免疫印跡檢測(cè)都證實(shí)已獲得了OsU496A表達(dá)量下調(diào)的干擾表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻株系和表達(dá)量上調(diào)的過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻株系，從而為本研究提供了植物材料。
　　2、與

3、對(duì)照相比，OsU496A干擾表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻幼苗最長(zhǎng)根長(zhǎng)度顯著縮短，而過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻最長(zhǎng)根長(zhǎng)度顯著增長(zhǎng)。并且，OsU496A是通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)來(lái)促進(jìn)整條根的伸長(zhǎng)。幼根其他各形態(tài)指標(biāo)測(cè)定表明，除了幼根平均直徑外，總根長(zhǎng)、根干重和根表面積等在各基因型間的差異也顯示了類似的規(guī)律:即與對(duì)照相比，OsU496A抑制表達(dá)抑制了水稻幼根生長(zhǎng)，而過(guò)量表達(dá)則促進(jìn)幼根生長(zhǎng)。此結(jié)果提示，OsU496A參與了水稻幼根生長(zhǎng)過(guò)程的調(diào)控。
　　3、各內(nèi)源

4、激素含量的測(cè)定表明，與對(duì)照相比，OsU496A干擾表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻株系幼根具有較低的生長(zhǎng)素和較高的細(xì)胞分裂素水平，而過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻幼根中生長(zhǎng)素含量較高，而細(xì)胞分裂素水平較低。此結(jié)果揭示，OsU496A很可能通過(guò)調(diào)控內(nèi)源激素（尤其是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素）含量參與水稻幼根生長(zhǎng)過(guò)程的調(diào)控。
　　4、外源生長(zhǎng)素處理可促進(jìn)野生型水稻幼根中OsU496A的表達(dá)，而PCIB和TIBA處理則都抑制了OsU496A的表達(dá)。與對(duì)照相比，OsU496A過(guò)

5、表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻幼根生長(zhǎng)對(duì)外源生長(zhǎng)素類物質(zhì)（IAA，PCIB和TIBA）處理都表現(xiàn)超敏，而干擾表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻則表現(xiàn)鈍感。由此可知，OsU496A促進(jìn)了生長(zhǎng)素對(duì)水稻幼根生長(zhǎng)過(guò)程的調(diào)控。
　　外源細(xì)胞分裂素類物質(zhì)處理可抑制野生型水稻幼根中OsU496A的表達(dá)。與對(duì)照幼根生長(zhǎng)逐步受抑相比，OsU496A過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻株系幼根生長(zhǎng)對(duì)外源細(xì)胞分裂素類物質(zhì)（6-BA和KT）處理也表現(xiàn)敏感，在極低濃度時(shí)即生長(zhǎng)受抑;而干擾表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻則表現(xiàn)鈍感

6、，低濃度處理對(duì)幼根生長(zhǎng)反而略有促進(jìn)，高濃度處理時(shí)幼根生長(zhǎng)才受到抑制。此結(jié)果提示，OsU496A在細(xì)胞分裂素對(duì)水稻幼根生長(zhǎng)過(guò)程的負(fù)調(diào)控中起正向調(diào)控作用。
　　外源赤霉酸處理可抑制野生型水稻根中OsU496A的表達(dá)。外源GA3處理對(duì)各基因型水稻幼根的生長(zhǎng)都有明顯的促進(jìn)。相比而言，OsU496A過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻株系幼根生長(zhǎng)對(duì)外源GA3處理表現(xiàn)鈍感，而干擾表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻則表現(xiàn)敏感。推測(cè)OsU496A參與了赤霉素對(duì)水稻幼根生長(zhǎng)過(guò)程的調(diào)控，并

7、很可能是起負(fù)調(diào)控作用。
　　外源茉莉酸處理可抑制野生型水稻根中OsU496A的表達(dá)。外源JA處理顯著抑制了對(duì)照和OsU496A過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻幼根的生長(zhǎng)，而對(duì)干擾表達(dá)水稻幼根生長(zhǎng)不但不抑制，低濃度處理時(shí)反而促進(jìn)了幼根生長(zhǎng)。此結(jié)果表明JA信號(hào)對(duì)水稻幼根生長(zhǎng)的負(fù)調(diào)控很可能是通過(guò)OsU496A來(lái)介導(dǎo)的。
　　5、OsU496A過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻幼根中各生長(zhǎng)素相關(guān)基因的表達(dá)都有所促進(jìn)，而干擾表達(dá)轉(zhuǎn)基因水稻中的各基因的表達(dá)都不同程度受抑