水稻表皮毛发育特征及相关基因的功能分析

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kangzeng
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植物表皮毛(Trichome)是表皮细胞延伸特化的附属物,在防卫保护和标志时相转换中起着重要作用。拟南芥表皮毛由单细胞分化而来,其发育特征及分子机制比较明确,水稻表皮毛由多细胞分化而来,其发育机制的相关报道较少。本研究借助扫描电子显微镜(SEM)对水稻苗期、分蘖期和孕穗期叶片的表皮毛进行观察来揭示其发育随生育期的变化特征;探究“光身”基因OsSPL10对外源激素的响应模式及利用3个水稻“光身”突变体sst、oswox3b和hl6对调控表皮毛发育的相关基因进行功能分析。研究结果为水稻表皮毛发育特征及其调控机制奠定基础,具体结果如下:(1)对全生育期不同部位及轴面表皮毛发育特征分析,得出表皮毛发育起始于叶片生长发育初期,随生育期推进从而实现成熟态发育;叶片部位表皮毛发育程序与三维体轴极性建立关联;宏毛发育早于腺毛和微毛,数目少。揭示水稻表皮毛成熟发育与生育期进程相关。(2)过表达植株中基因OsSPL10表达水平较对照植株提高十倍至几十倍,叶片中部近轴面宏毛数目显著增加,结合突变体sst的“光身”性状,得出OsSPL10是水稻宏毛发育的正调控基因。(3)野生型R401中基因OsSPL10受外源IAA、GA3和MeJA诱导表达,突变体sst对外源GA3和MeJA存在一定地敏感性,对IAA不敏感;OsSPL10突变后影响GA信号基因(OsKAO、OsGA20ox2和OsGID1)和JA信号基因(OsLOX2、OsJAR1和OsCOI1)表达水平,且基因OsSPL10参JA信号途径的相关性大于GA信号途径。暗示GA和JA受基因OsSPL10介导,从而参与水稻表皮毛发育。(4)利用CRISPR/cas9技术获得oswox3b突变体,其叶片和成熟种子颖壳的表皮毛退化,宏毛数目显著降低。对3个“光身”突变体sst、oswox3b和hl6中的3个对应“光身”基因差异表达分析,得出基因OsSPL10作用于OsWOX3B和OsPLT2的上游,并正向调控二者的表达。表明基因OsSPL10、OsWOX3B、OsPLT2间存在遗传互作,共同调控水稻表皮毛的起始发生和伸长。(5)利用酵母双杂交共转化验证OsSPL10蛋白分别同OsWOX3B和OsPLT2蛋白在酵母中存在物理互作;并用双分子荧光互补技术验证OsSPL10蛋白分别同OsWOX3B和OsPLT2蛋白在烟草细胞内存在相互作用。显示OsSPL10蛋白分别与OsWOX3B和OsPLT2蛋白存在互作关系。
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