Ta-siRNA途徑調(diào)控百脈根根瘤發(fā)育的研究.pdf

1、豆科植物能與土壤中的根瘤菌建立共生關(guān)系，在其根部形成固氮根瘤。共生固氮提供宿主植物生長所需要的氮，但產(chǎn)生過多的根瘤會影響植物的發(fā)育。因此，根瘤形成的數(shù)目受到宿主結(jié)瘤自我調(diào)節(jié)及環(huán)境因子的調(diào)控。
　　 本文對百脈根結(jié)瘤數(shù)減少的共生突變體rel3進行了表型鑒定和分子機理研究。在共生和非共生條件下，rel3的主根比野生型短，側(cè)根數(shù)減少，結(jié)瘤數(shù)目約為野生型一半，結(jié)瘤區(qū)比率顯著低于野生型。然而，突變體與野生型的固氮酶活力沒有差異。這些表型分

2、析表明rel3根瘤數(shù)目減少，可能是突變體結(jié)瘤區(qū)域變窄所致。用LacZ標記的根瘤菌接種突變體，發(fā)現(xiàn)rel3的侵染事件顯著減少，這暗示rel3侵染頻率的降低，使rel3的結(jié)瘤區(qū)域變窄，最終導致rel3的結(jié)瘤數(shù)目降低。
　　 為了進一步闡明REL3突變導致根瘤數(shù)目減少的分子機理，首先分析了rel3對結(jié)瘤負調(diào)控因子氮和乙烯的敏感性。結(jié)果表明，用硝酸鹽和乙烯處理后，rel3和野生型產(chǎn)生相似的結(jié)瘤反應(yīng)，這表明rel3中氮和乙烯對結(jié)瘤的調(diào)節(jié)不

3、受影響。另外，通過野生型與突變體間的相互嫁接，結(jié)果顯示rel3根瘤減少的表型主要受莖基因型控制。
　　 通過發(fā)根轉(zhuǎn)化獲得REL3啟動子-GUS轉(zhuǎn)化根系，分析表明REL3在根系的維管束組織特異表達，在根瘤器官起始處的維管組織中強烈表達，隨著根瘤的發(fā)育，REL3繼續(xù)在發(fā)育的維管束組織中表達。這表明REL3對于根瘤的起始起著重要的作用。
　　 REL3突變使植物體內(nèi)TAS3-siRNA的合成受阻，導致TAS3-siRNA調(diào)控的

4、靶基因即生長素應(yīng)答因子ARF3和ARF4的表達上調(diào)。這些提示我們rel3結(jié)瘤減少可能與生長素有關(guān)。用生長素抑制劑NPA和TIBA處理后，rel3顯示出更強的向地性喪失，表明rel3對生長素抑制劑的處理比野生型敏感，這暗示rel3根系中生長素的極性運輸發(fā)生了改變。這種生長素極性運輸?shù)母淖兪欠駞⑴c了根瘤起始的研究正在進行中。
　　 根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，我們推測REL3的突變改變了根系中的生長素運輸，使得根皮層細胞中的生長素濃度改變，