OsMADS1、OsMADS5和OsMADS34基因相互作用調(diào)控水稻花器官發(fā)育的研究.pdf

1、水稻是被子植物中最大的開花植物科之一，進化出了獨特的不同于雙子葉植物和其他單子葉植物的花形和生殖器官，其形態(tài)建成和后續(xù)發(fā)育直接影響到物種的后代繁殖。另一方面，水稻是禾本科的重要栽培谷物，其產(chǎn)量直接受生殖器官的正確起始及形態(tài)建成的影響。因此，對水稻等農(nóng)作物花器官發(fā)育分子調(diào)控機理的研究具有非常重要的理論和實際應(yīng)用意義。
　　近年來，關(guān)于水稻花器官發(fā)育分子調(diào)控機理的研究越來越多，但關(guān)于水稻E類基因間的相互調(diào)控機制并未得到深入研究。通過對

2、擬南芥等模式植物的研究表明，控制花器官的發(fā)育主要由A、B、C、D和E類基因互作，其中E類基因可以和其它類型MADS box蛋白互作，形成蛋白復(fù)合體。OsMADS1、OsMADS5、OsMADS34這三個基因是水稻中的SEP-LIKE基因，均屬于E類基因。本實驗采用遺傳學、生物化學和分子生物學的方法研究了這三個基因在水稻花器官發(fā)育中的相互作用機制，并得到以下主要研究結(jié)果:
　　1.通過反向遺傳學的方法，我們鑒定到基因OsMADS5的

3、突變體osmads5-3。經(jīng)序列分析結(jié)果表明，突變體osmads5-3在OsMADS5基因第七個外顯子處有一段T-DNA插入。觀察osmads5-3突變體表型，除雄蕊有輕微彎曲外，其余花器官均正常。表達模式分析表明:OsMADS5在小穗及小花原基處有較強表達;在小花sp6和sp8時期的心皮處發(fā)現(xiàn)有較強表達，說明OsMADS5可能參與了小穗和小花的起始，并對心皮的起始及發(fā)育起著重要作用。
　　2.在osmads5-3和實驗室前期已獲

4、突變體osmads1-z、osmads34-1的基礎(chǔ)上，我們分別構(gòu)建雙突變體和三突變體，通過遺傳學和分子生物學的方法來研究OsMADS1、OsMADS5、OsMADS34三個基因在水稻花器官發(fā)育中的具體互作機制。通過表型觀察分析，結(jié)果表明:OsMADS5加強OsMADS1的功能冗余控制雄蕊和心皮的發(fā)育;OsMADS5能夠和OsMADS34相互作用，對雄蕊、心皮分生組織的決定性以及漿片的屬性的調(diào)控具有冗余性;OsMADS1、OsMADS5

5、、OsMADS34共同決定水稻花分生組織。
　　3.在轉(zhuǎn)錄水平，通過QRT-PCR分析了這三個基因在不同突變體中的表達水平，結(jié)果表明:OsMADS1可抑制OsMADS34的表達，此外，OsMADS34可反饋抑制OsMADS1的表達來調(diào)控花器官的發(fā)育并對OsMADS5的表達有輕微促進作用;而OsMADS5可共同促進OsMADS1和OsMADS34的表達來調(diào)控花器官的發(fā)育。
　　4.通過酵母雙雜實驗，研究了這三個基因及其他E類基

6、因在蛋白水平上的互作關(guān)系，結(jié)果表明:在酵母雙雜交實驗體系中，OsMADS5和OsMADS34; OsMADS7和OsMADS34; OsMADS8和OsMADS34是可以相互作用的。此外，通過酵母雙雜，我們還分析E類蛋白和B、C類蛋白間的互作關(guān)系，結(jié)果顯示OsMADS5、OsMADS34和OsMADS2之間均存在相互作用，暗示這三個蛋白可能形成蛋白復(fù)合體來調(diào)控漿片的屬性;同樣，OsMADS5、OsMADS34和OsMADS3可能形成蛋白