【摘 要】
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保守转录因子LEAFYs(LFYs)对陆生植物的生长发育具有重要作用。Rice FLO-LFY Homolog(RFL)是水稻(Oryza sativa L.)中的LFY同源物,它与LFY具有相似的蛋白结构域,但功能却发生了分化。拟南芥中LFY主要参与花发育过程,而水稻RFL不仅参与花发育过程,还对株型、叶型、穗型、开花时间等方面具有明显的控制作用。rfl突变体在营养生长阶段呈现植株矮化、叶片短小
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保守转录因子LEAFYs(LFYs)对陆生植物的生长发育具有重要作用。Rice FLO-LFY Homolog(RFL)是水稻(Oryza sativa L.)中的LFY同源物,它与LFY具有相似的蛋白结构域,但功能却发生了分化。拟南芥中LFY主要参与花发育过程,而水稻RFL不仅参与花发育过程,还对株型、叶型、穗型、开花时间等方面具有明显的控制作用。rfl突变体在营养生长阶段呈现植株矮化、叶片短小、叶间隔期缩短、叶数增多、高位分蘖、茎秆髓腔变小甚至消失等多种表型,而在lfy突变体未报道类似的突变表型。LFYPro:RFL不能完全互补lfy的突变表型,且在拟南芥中分别超表达RFL和LFY,两者的转基因植株表型也不完全相同,表明RFL与LFY蛋白存在功能差异。目前关于RFL多效功能分化的分子机理还不清楚。本研究从筛选RFL的互作因子及鉴定其功能入手,探究RFL互作因子对RFL功能分化的作用。实验首先利用酵母双杂交(Y2H)方法筛选互作因子,通过Pull-down方法验证RFL和候选因子的互作关系。其次,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对验证后的互作因子进行基因敲除分析。同时,分析互作因子蛋白亚细胞定位。从而确定其生物学功能及与RFL的相关性。本研究取得以下主要结果:(1)建立了营养生长不同时期的茎尖和生殖转型后不同时期幼穗组织的c DNA文库,利用Y2H技术筛选获得45个候选RFL互作因子。(2)通过Y2H验证了Os CCHC10、Os ICE2的全长蛋白能够与RFL互作。利用转基因水稻提取的RFL:3×FLAG植物蛋白,与原核表达的候选因子融合蛋白进行体外Pull-down验证,证实了Os CCHC10、Os DIP1与RFL存在互作关系。(3)利用水稻原生质体瞬时转化系统进行候选互作因子的亚细胞定位分析,结果显示:Os DIP1、Os CCHC10、Os ICE2三者均定位于细胞核中。(4)利用CRISPR/Cas9技术在ZH11背景中对Os DIP1、Os CCHC10、Os ICE2三个基因进行敲除,分别获得了多个独立敲除体。其中,Os DIP1敲除突变体植株无异常表型。敲除Os CCHC10的T0植株及其后代种子分离群体均不存在双等位基因功能完全丧失的敲除体,且分离比显示,Os CCHC10功能丧失导致的致死效应可能发生在合子或胚胎/胚乳发育过程。而敲除Os ICE2则呈现幼苗致死效应。osice2纯合或双等位功能丧失敲除体幼苗,其茎尖分生组织大小和胚胎时期形成的3个幼叶/叶原基与野生型均无明显差异,但后续不能长出新叶,导致幼苗停滞在3叶期,最终死亡。现有研究表明RFL参与控制各类分生组织的分化进而影响水稻形态建成,而本研究鉴定的RFL互作因子基因Os CCHC10、Os ICE2突变后的表型均与细胞分化相关联。因此,推测Os CCHC10、Os ICE2通过与RFL互作,分别赋予了RFL控制合子或胚胎/胚乳发育的功能以及胚后阶段幼苗发育的功能。本研究结果为了进一步揭示RFL多效性功能分化的分子机制奠定了基础。
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