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OsU496A是一个未知功能的水稻膜蛋白。生物信息学分析及其验证实验表明,OsU496A在水稻根系表达量较高,特别是在幼苗根系(幼根)中的表达量仅次于表达量最高的胚乳。根系是植物吸收水分和养分的重要功能器官,而幼根的生长状况直接决定了成株根系的构型,从而最终影响作物产量。植物幼根的生长发育过程受各种内外因素的调控,其中,植物激素(尤其是生长素和细胞分裂素)是关键的调控因子。本研究以本实验室构建的OsU496A干扰表达和过表达转基因水稻株系为实验组,以日本晴和转空载体水稻为对照组展开实验,通过根系表型比较,内源激素含量测定,外源激素类物质处理和激素相关基因表达分析等对OsU496A在植物激素调控水稻幼根生长过程中的作用进行研究。取得的主要结果如下: 1、各基因型水稻中OsU496A的实时荧光定量PCR和蛋白免疫印迹检测都证实已获得了OsU496A表达量下调的干扰表达转基因水稻株系和表达量上调的过表达转基因水稻株系,从而为本研究提供了植物材料。 2、与对照相比,OsU496A干扰表达转基因水稻幼苗最长根长度显著缩短,而过表达转基因水稻最长根长度显著增长。并且,OsU496A是通过促进细胞的伸长生长来促进整条根的伸长。幼根其他各形态指标测定表明,除了幼根平均直径外,总根长、根干重和根表面积等在各基因型间的差异也显示了类似的规律:即与对照相比,OsU496A抑制表达抑制了水稻幼根生长,而过量表达则促进幼根生长。此结果提示,OsU496A参与了水稻幼根生长过程的调控。 3、各内源激素含量的测定表明,与对照相比,OsU496A干扰表达转基因水稻株系幼根具有较低的生长素和较高的细胞分裂素水平,而过表达转基因水稻幼根中生长素含量较高,而细胞分裂素水平较低。此结果揭示,OsU496A很可能通过调控内源激素(尤其是生长素和细胞分裂素)含量参与水稻幼根生长过程的调控。 4、外源生长素处理可促进野生型水稻幼根中OsU496A的表达,而PCIB和TIBA处理则都抑制了OsU496A的表达。与对照相比,OsU496A过表达转基因水稻幼根生长对外源生长素类物质(IAA,PCIB和TIBA)处理都表现超敏,而干扰表达转基因水稻则表现钝感。由此可知,OsU496A促进了生长素对水稻幼根生长过程的调控。 外源细胞分裂素类物质处理可抑制野生型水稻幼根中OsU496A的表达。与对照幼根生长逐步受抑相比,OsU496A过表达转基因水稻株系幼根生长对外源细胞分裂素类物质(6-BA和KT)处理也表现敏感,在极低浓度时即生长受抑;而干扰表达转基因水稻则表现钝感,低浓度处理对幼根生长反而略有促进,高浓度处理时幼根生长才受到抑制。此结果提示,OsU496A在细胞分裂素对水稻幼根生长过程的负调控中起正向调控作用。 外源赤霉酸处理可抑制野生型水稻根中OsU496A的表达。外源GA3处理对各基因型水稻幼根的生长都有明显的促进。相比而言,OsU496A过表达转基因水稻株系幼根生长对外源GA3处理表现钝感,而干扰表达转基因水稻则表现敏感。推测OsU496A参与了赤霉素对水稻幼根生长过程的调控,并很可能是起负调控作用。 外源茉莉酸处理可抑制野生型水稻根中OsU496A的表达。外源JA处理显著抑制了对照和OsU496A过表达转基因水稻幼根的生长,而对干扰表达水稻幼根生长不但不抑制,低浓度处理时反而促进了幼根生长。此结果表明JA信号对水稻幼根生长的负调控很可能是通过OsU496A来介导的。 5、OsU496A过表达转基因水稻幼根中各生长素相关基因的表达都有所促进,而干扰表达转基因水稻中的各基因的表达都不同程度受抑。而在检测的各细胞分裂素相关基因中,多数的基因在干扰表达转基因水稻中表达量增加,而在过表达转基因水稻中表达量下调。 综上所述OsU496A与植物激素调控的水稻根系生长过程密切相关,并很可能是通过调控生长素和细胞分裂素信号转导过程而参与水稻根系生长过程的。这为揭示OsU496A的功能,进一步研究水稻根系生长发育的生理和分子机制奠定了基础。