OsEIL1調(diào)控水稻生長素生物合成和初生根的生長.pdf

1、水稻是世界上重要的單子葉糧食作物，作為半水生作物，與雙子葉植物擬南芥存在諸多方面的差異。在擬南芥中，乙烯和生長素協(xié)同調(diào)控根的生長與發(fā)育，然而，它們在調(diào)控水稻初生根生長與發(fā)育中的相互作用還不清楚。本研究中，我們利用YUC活性抑制劑yucasin抑制YUC的功能發(fā)現(xiàn)乙烯抑制水稻初生根的伸長生長依賴于YUC的活性，在存在yucasin的條件下，乙烯對水稻初生根伸長生長的抑制作用明顯受到抑制，為了研究YUC在乙烯抑制水稻初生根伸長生長中的作用，

2、我們對本實驗室的水稻突變體庫進(jìn)行篩選，從中找到了一系列初生根對乙烯不敏感或敏感性降低的突變體。對其中一份突變體rein7進(jìn)行研究，通過圖位克隆的方法確定了REIN7編碼YUC家族的一個成員REIN7/YUC8，rein7突變體的初生根表現(xiàn)出對乙烯不敏感的表型，其葉片變窄并且向上卷曲，耐鹽性較野生型顯著提高，過表達(dá)REIN7/YUC8增強(qiáng)了初生根對乙烯的敏感性，表明REIN7/YUC8在乙烯抑制水稻初生根的伸長生長中發(fā)揮重要作用。REIN

3、7/YUC8過表達(dá)植株在正常生長條件下初生根要短于野生型，而用TAA1/TAR活性抑制劑kynurenine處理能夠恢復(fù)REIN7/YUC8過表達(dá)植株短初生根的表型，表明REIN7/YUC8與TAA1/TARs位于同一條途徑，并且位于TAA1/TARs的下游。在擬南芥yuc1-1突變體背景下過表達(dá)REIN7/YUC8，轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)出生長素過量的表型，而過表達(dá)C端缺失47個氨基酸的REIN7/YUC8的植株雖然也有生長素過量的表型，但表

4、型要明顯弱于過表達(dá)REIN7/YUC8全長的植株，表明REIN7/YUC8參與了植物體內(nèi)生長素的合成，其C端的47個氨基酸對其功能的發(fā)揮具有重要作用。體外酶活測定發(fā)現(xiàn)REIN7/YUC8能夠催化吲哚-3-丙酮酸(IPA)轉(zhuǎn)變?yōu)檫胚?3-乙酸(IAA)，不能催化色胺(TAM)的轉(zhuǎn)變，C端缺失47個氨基酸的REIN7/YUC8的酶活性顯著降低，表明REIN7/YUC8通過IPA途徑來調(diào)控水稻生長素的合成，并且其C端的47個氨基酸對其酶活性的

5、發(fā)揮起重要作用，C端47個氨基酸的缺失導(dǎo)致REIN7/YUC8酶活性的降低，進(jìn)而影響了初生根中生長素的積累，導(dǎo)致初生根表現(xiàn)出對乙烯不敏感的表型。外源添加低濃度的IAA則可以恢復(fù)rein7突變體初生根對乙烯的響應(yīng)，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)乙烯能夠促進(jìn)生長素在初生根中的積累，而且這一過程需要REIN7/YUC8的參與。REIN7/YUC8轉(zhuǎn)錄水平受乙烯的誘導(dǎo)，而在oseil1突變體中乙烯對REIN7/YUC8的誘導(dǎo)作用則受到抑制，表明乙烯誘導(dǎo)REI

6、N7/YUC8的表達(dá)依賴于OsEIL1。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)OsEIL1能夠直接結(jié)合到REIN7/YUC8的啟動子上來激活REIN7/YUC8的表達(dá)，在oseil1突變體背景下過表達(dá)REIN7/YUC8能夠部分恢復(fù)oseil1初生根對乙烯不敏感的表型，在OsEIL1過表達(dá)材料中突變REIN7/YUC8也在一定程度上廢除了OsEIL1過表達(dá)植株初生根對乙烯的響應(yīng)，而外源施加低濃度的IAA也能在一定程度上恢復(fù)oseil1初生根對乙烯的響應(yīng)，表明

7、乙烯抑制水稻初生根的伸長生長部分依賴于REIN7/YUC8介導(dǎo)的生長素合成途徑，REIN7/YUC8介導(dǎo)的生長素合成途徑位于乙烯信號途徑的下游來調(diào)控水稻初生根的伸長生長，并且水稻中可能存在不依賴于OsEIL1的途徑來與生長素協(xié)同調(diào)控水稻初生根的伸長生長?？偠灾覀兊难芯勘砻?，REIN7/YUC8作為OsEIL1下游靶基因，通過調(diào)控水稻初生根中生長素的合成來參與乙烯抑制初生根的伸長生長這一過程，為乙烯和生長素協(xié)同調(diào)控水稻幼苗初生根的伸