水稻分蘖相关基因9L02的功能验证与分析

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水稻(Oryza sativa)是世界上最主要的粮食作物之一,也是世界最主要的主食之一。分蘗作为水稻的一种特殊分枝,是与水稻产量密切相关的农艺性状,对其调控机理的研究具有重要的意义。独脚金内酯(strigolactone,SL)是一族古老但重要的植物内源生长调节物,近期被鉴定后,其生物学研究得到很大进展,包括MAX/RMS/D途径的发现。在MAX/RMS/D途径中,α/β水解酶家族蛋白D14/D88/HTD2/AtD14/DAD2作为SL受体,有着重要的作用。9L02是α/β水解酶家族基因,其过表达可引起水稻分蘗数增多,植株变矮等表型,其突变体对SL表现不敏感性。本研究通过RNAi对9Z02进行基因功能验证,通过原生质体转化对9L02蛋白进行了亚细胞定位,通过激素处理和qRT-PCR等方法对9L02在SL途径中的作用进行了初步研究,得出以下结果:  (1)突变体9l02的表型分析:  突变体9l02主要表现为分蘗数增加,植株变矮,茎变细,根长变短等器官变小表型。对突变体分蘗数进行统计分析结果表明,与野生型相比,一级分蘗数没有明显差异,二级分蘗数极显著增加,且产生三级和四级分蘗;对突变体和野生型的第二节进行观察时发现,突变体和野生型中分蘗芽都能形成,且数目相等,不同的是野生型中芽不生长形成分蘗而突变体中芽生长形成成分蘗。  突变体的根与野生型相比,极显著变短,突变体主根长势在第四天趋于平缓,而野生型主根到第七天不再伸长。  (2)突变体的相关表型由9L02的过表达引起:  突变体的干扰植株表型恢复正常,分蘗减少,植株变高;且干扰突变体中9L02的表达量下降。  (3)9L02的表达模式及蛋白亚细胞定位:  对各个器官中9L02的表达量分析表明,9L02在根和叶鞘中表达较多,在叶片、茎及节中表达偏中等,在腋芽中表达较少。  水稻原生质体瞬时表达结果显示,9L02蛋白主要分布于细胞质基质中。  (4)突变体是一个SL不敏感突变体:  用含1μmGR24的营养液水培突变体一个月,突变体和dl4一样,腋芽依然可以长出,对GR24表现不敏感性,与SL合成关变体t/27表现不问。qRT-PCR结果表明,在9l02中,与其他SL途径上的突变体dl4、d27一致,DJO的表达量上调。  用20μmR24处理野生型,通过qRT-PCR分析9L02的表达量,结果表明9L02表达量在处理后上调。  对9l02中各个水稻分蘗相关基因表达量分析表明,D27的表达量和野生型中表达量无变化,而D3、D14和D53均表现表达下调。
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