水稻OsARGOS基因的分離和功能分析.pdf

1、在植物生活周期完成和形態(tài)建成的過(guò)程中，通過(guò)分生組織的活動(dòng)，會(huì)穩(wěn)定地形成一些形態(tài)、結(jié)構(gòu)與功能均有明顯不同的側(cè)生器官。側(cè)生器官是由在分生組織區(qū)域形成的原基發(fā)展而來(lái)的單一的側(cè)生結(jié)構(gòu)。側(cè)生器官大小的不同是不同種類植物的相同器官之間最明顯的區(qū)別。由于植物不能活動(dòng)，并且具有依賴于光的生活方式，植物器官大小經(jīng)常受到外界環(huán)境信號(hào)的影響。然而，也有大量證據(jù)表明植物器官的大小仍然主要是受到內(nèi)部發(fā)育信號(hào)的控制。隨著遺傳學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)能夠深

2、入研究控制植物器官大小的分子機(jī)制。通過(guò)對(duì)影響擬南芥?zhèn)壬鞴俅笮〉幕虻难芯颗c分析，人們分離出了一系列控制側(cè)生器官大小的基因。由于在單子葉植物中所獲得的與器官大小有關(guān)的突變體較少，所以與單子葉植物器官大小有關(guān)的研究較少。水稻屬于單子葉模式植物，是世界上重要的糧食作物，研究其器官大小的控制具有非常重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本研究從水稻中分離了擬南芥ARGOS基因的同源基因OsARGOS，并對(duì)其表達(dá)模式和功能進(jìn)行了分析。主要結(jié)果如下：

3、 1.OsARGOS基因的分離我們從水稻葉片中分離出OsARGOS基因(DQ641272)，OsARGOS基因cDNA長(zhǎng)為596bp，編碼178個(gè)氨基酸，位于水稻的4號(hào)染色體上。該基因編碼的蛋白質(zhì)C端富含亮氨酸，序列分析表明OsARGOS氨基酸序列與擬南芥ARGOS氨基酸序列同源，是擬南芥ARGOS基因的同源基因。 2.OsARGOS蛋白在細(xì)胞中的定位為了研究OsARGOS蛋白在細(xì)胞中的定位，我們構(gòu)建了OsARGOS基因與GFP

4、基因相融合的表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化洋蔥表皮細(xì)胞后，融合蛋白在洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核內(nèi)均存在，表明OsARGOS蛋白在細(xì)胞內(nèi)的定位無(wú)特異性。 3.OsARGOS基因的表達(dá)模式分析從水稻基因組(BACclone：OSJNBa0027P08)中分離了OsARGOS基因的啟動(dòng)子，構(gòu)建與GUS基因相連接的表達(dá)載體轉(zhuǎn)化水稻，以研究OsARGOS基因在水稻中的表達(dá)模式。RT-PCR分析和Northern雜交分析也顯示了相同的表達(dá)模式。總

5、之，在營(yíng)養(yǎng)器官中，根和幼葉中的表達(dá)量較高，莖中比較低。在幼穗中表達(dá)量較低。1天種子中表達(dá)量較高，5天種子中表達(dá)量降低。 4.OsARGOS基因表達(dá)受到激素的調(diào)節(jié)水稻幼苗生長(zhǎng)10天，噴施生長(zhǎng)素后分別取根和葉做RT-PCR分析，結(jié)果顯示OsARGOS基因的表達(dá)受生長(zhǎng)素的調(diào)節(jié)。同時(shí)，該基因的表達(dá)還受細(xì)胞分裂素的調(diào)節(jié)，并且對(duì)細(xì)胞分裂素的響應(yīng)比生長(zhǎng)素快得多。 5.OsARGOS基因的功能分析為了進(jìn)一步確定OsARGOS基因的功能，

6、我們構(gòu)建了35S：：OsARGOS表達(dá)載體轉(zhuǎn)化野生型擬南芥。過(guò)量表達(dá)OsARGOS基因引起擬南芥的花、葉等側(cè)生器官明顯增大，株高增加，花的數(shù)量也明顯增加。暗培養(yǎng)五天的轉(zhuǎn)基因擬南芥的下胚軸長(zhǎng)度是野生型的兩倍。 我們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因擬南芥葉片上表皮細(xì)胞數(shù)目比野生型的數(shù)目減少，表明轉(zhuǎn)基因擬南芥的上表皮細(xì)胞體積增大。葉片的組織學(xué)分析表明轉(zhuǎn)基因擬南芥與野生型擬南芥的葉片細(xì)胞相比，細(xì)胞的大小幾乎沒(méi)有發(fā)生改變，而在平行于中脈和垂直于中脈兩個(gè)方向上，

7、轉(zhuǎn)基因擬南芥的細(xì)胞數(shù)目比野生型的細(xì)胞數(shù)目顯著增加。半薄切片分析表明轉(zhuǎn)基因擬南芥的苗端分生組織比野生型的苗端分生組織明顯增大。這些結(jié)果表明過(guò)量表達(dá)的OsARGOS基因促進(jìn)了細(xì)胞的分裂和細(xì)胞體積增大。 RT-PCR分析表明OsARGOS基因在擬南芥中的過(guò)量表達(dá)可能促進(jìn)了ANT,CycD3；1，AtGIF1，AtGRF1和AtEXP10基因的表達(dá)，從而導(dǎo)致了器官增大。 總之，根據(jù)OsARGOS基因序列分析、基因表達(dá)模式及功能分