葛磊[1]2002年在《水稻OsRAA1基因的克隆与功能分析》文中提出FPF1(flowering promoting factor1)蛋白最早在白芥中研究发现是开花促进因子，可能参与了赤霉素的信号传导途径。它可以和AP1和LFY蛋白协同作用，促进茎顶端分生组织向花分生组织转化。本论文将AtFPF1基因转化水稻，转基因水稻抽穗时间只有微弱的提前。然而异源表达AtFPF1却抑制了转基因水稻根的生长，促进了成苗根系的发达。这些表型类似于我们克隆的水稻OsRAA1 (Oryza sativa Root Architecture Associated 1)的功能。这是首次报道AtFPF1／OsRAA1在水稻中具有控制根系发育的功能 生物信息学分析表明水稻OsRAA1基因定位于水稻1号染色体，它编码的蛋白推测分子量为12kD和AtFPF1有58％的同源。通过RNA原位杂交和OsRAA1基因启动子调控GUS基因表达的模式，证实OsRAA1基因主要在根尖的顶端分生区和伸长区，根尖分支区和幼侧根的中柱，侧根的原基表达。同时在幼穗分支顶端，根茎结合区的边周维管束，稃片，花药与花丝的结合区也有表达。OsRAA1在玉米泛素启动子驱动下组成型表达，可以抑制水稻初生根的生长，促进不定根的形成，部分植物形成不同程度螺旋状的初生根。这些表型和野生型水稻用生长素处理的表型类似。OsRAA1组成型表达，在成苗阶段，特别是孕穗前，大大促进叶片伸长，并导致部分小花败育。光学镜检表明OsRAA1组成型表达的水稻的花丝伸长过快，部分小花花药萎缩败育。剑叶表面细胞电镜扫描表明，OsRAA1组成型表达的水稻剑叶的硅化细胞比对照植株要长。野生型水稻根系生长素处理的Northern杂交和OsRAA1基因启动子调控GUS基因表达的水稻生长素处理后GUS活性染色表明，OsRAA1基因的转录受生长素诱导。而且OsRAA1组成型表达的水稻根的向地性反应减缓。这些结果表明，OsRAA1可能参与了生长素的信号转导途径。 与此同时，从基因序列数据库中，在很多植物中寻找到很多表达片段和FPF1／OsRAA1基因同源。从已有报道和我们的结果表明，在植物中可能普遍存在一个受赤霉素和生长素调控FPF1／OsRAA1基因家族，调控着植物各个器官的发育。
葛磊, 陈惠, 赵原, 许明丽, 徐云远[2]2003年在《水稻控制根发育的生长素诱导新基因OsRAA1的克隆与功能分析》文中研究说明水稻EST数据库生物信息学分析表明水稻OsRAA1(Oryza sativa Root Architecture Associated1)基因定位于水稻1号染色体,它编码的蛋白推测分子量为12kD。通过RNA原位杂交和OsRAA1基因启动子调控GUS基因表达的模式,证实OsRAA1基因主要在根尖的顶端分生区和伸长区,根尖分支区和幼侧根的中柱,侧根的原基表达。同时在幼穗分支顶端,根茎结合区的边周维管束,稃片,花药与花的的结合区也有表达。OsRAA1在玉米泛素启动子驱动下组成型表达,可以抑制水稻初生根的生长,促进不定根的形成,部分植物形成不同程度螺旋状的初生根,在植株发育后期明显地促进了根系发育。这些表型和野生型水稻用生长素处理的表型类似。OsRAA1组成型表达,在成苗阶段,特别是孕穗前,大大促进叶片伸长,并导致部分小花败育。光学镜检表明OsRAA1组成型表达的水稻的花丝伸长过快,部分小花花药萎缩败育。剑叶表面细胞电镜扫描表明,OsRAA1组成型表
蒋甲福[3]2006年在《OsRMC基因调控水稻根生长发育的机理研究》文中研究表明实验室前期工作证明OsRAA1在玉米泛素启动子驱动下组成型表达,可以抑制水稻初生根的生长,促进不定根的形成,形成不同程度螺旋状的初生根,根的向地性反应减缓,这些表型和野生型水稻用生长素处理的表型类似,而且OsRAA1基因的转录受生长素诱导,这些结果表明OsRAA1可能参与了生长素的信号转导途径。但这些表型产生的机理还不是很清楚。在水稻中,茉莉酸在根发育过程中的作用多为生理实验的报道;拟南芥中的研究表明生长素信号转导和茉莉酸信号转导可能都受26S蛋白酶体的调控。由此我们推测茉莉酸在根的发育过程中可能也起着同样的促进作用。本论文在超表达OsRAA1水稻基础上旨在克隆新基因,并对新基因功能进行研究,以探讨茉莉酸在水稻根发育过程中的分子机理,并对生长素和茉莉酸信号转导的关系进行探讨。首先运用双向电泳技术结合质谱分析技术,在超表达OsRAA1水稻背景下发现了受体激酶家族DUF26的一个成员明显下调,我们命名为OsRMC(Oryza sativa Root Meander and Curling,AAL87185),Western杂交进一步证明了这个结果。OsRMC位于4号染色体,信息学分析表明只有一个拷贝,没有内含子,ORF阅读框为777bp,编码的蛋白分子量为27.9 kDa,等电点(pI)为5.01。对该蛋白进行同源性比较发现,其含有2个C-X8-C-X2-C基序(Cys-rich repeat, CRR)即半胱氨酸富集区,其中第四个半胱氨酸残基不保守,该基序会形成二硫键,编码两个未知功能的DUF26(Domain Unknown Function 26)结构域。OsRMC由一个信号肽和两个CRR区组成,但没有跨膜区和激酶区。RT-PCR显示OsRMC可能是组成型表达的基因;亚细胞实验表明OsRMC是膜定位的蛋白。Western blot显示OsRMC受茉莉酸诱导表达,受生长素的抑制。RNAiOsRMC转基因水稻在暗处培养时,抑制了初生根的生长,使侧根数目减少,但促进了不定根的生长和数目的增加;第二叶鞘变短,这些表型和前人报道的外源茉莉酸处理野生型的表型一致。转基因对生长素信号转导和合成没有影响,但初生根和第二叶鞘对外源茉莉酸更加敏感,说明RNAiOsRMC转基因水稻可能增强了茉莉酸信号转导途径。分析转基因水稻的茉莉酸信号转导途径部分相关基因的表达变化,根中受茉莉酸信号转导特异诱导的病原相关基
王聪聪[4]2017年在《陆地棉开花相关基因GhFLP5的表达与功能分析》文中研究表明棉花是我国的优势产业,多年来其供给量稳居世界第一。随着人口增多和耕地面积减少,种植成本不断攀升,粮棉争地的矛盾也越来越突出。培育优质高产的短季棉品种对于优化我国的农业产业体系、保证粮食安全至关重要。有研究表明开花的早晚与全生育期表现出显着的正相关关系,因此研究陆地棉开花相关基因并阐释其调控机理对于种质资源创新有着重大意义。开花促进因子flowering promoting factor 1最早从白芥的顶芽中克隆出来,在拟南芥中的同源基因AtFPF1的过表达株系无论是在长日照还是在短日照的条件下都能通过赤霉素(GA)途径促进拟南芥开花。一系列研究表明FPF1在黄花蒿、大麦、小麦、菊花、甘蓝和油菜中与花发育密切相关。水稻中的同源基因Oryza sativa Root Architecture Associated 1(OsRAA1)不影响水稻抽穗而是通过生长素(IAA)途径调控其根系发育。本研究从陆地棉中克隆得到AtFPF1同源基因GhFLP5,对其表达模式和功能进行分析,结果如下:1、根据NCBI上的发布GhFLP5序列设计引物,从陆地棉中棉所50(CCRI50)中克隆得到一条长300 bp的片段。分析其蛋白序列并与其它物种中的开花促进因子家族蛋白进行多重序列比对,结果表明从氨基末端到羧基末端共有3段比较保守的序列,但GhFLP5不含有已知功能的保守结构域。构建系统进化树,GhFLP5与大豆、苜蓿和杨树的开花促进因子同源性较高。2、空间表达模式分析表明,GhFLP5在叶片中优势表达,且在早熟品种CCRI50中的表达量显着高于晚熟品种Lu28;时间表达模式分析表明,在CCRI50中其表达量高峰出现在叁叶期,而Lu28中四叶期表达量最高。在熟性不同的品种中,GhFLP5的表达在时间上存在差异而在空间上一致。3、对启动子区段进行顺式作用元件分析。在起始密码子上游1500 bp内有两大类顺式作用元件,一类是光响应元件及生物钟元件,一类是与胁迫应答相关的元件。4、根据启动子的分析选取水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)对二叶期的幼苗进行叶面喷施,在处理的0 h、2 h、4 h、8 h、12 h和24 h取样,分析GhFLP5的表达量变化。GhFLP5能响应外源SA和ABA而上调,也会被外施JA抑制。5、异源表达GhFLP5的拟南芥株系抽薹时间提前约9 d,开花时间提前约7 d,莲座叶数目减少,差异达到极显着水平。荧光定量的结果表明转基因拟南芥中促进开花的基因LEAFY(At LFY)、SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS(AtSOC1)、FLOWERING LOCUS T(AtFT)、APETALA1(AtAP1)和FRUITFULL(AtFUL)表达量显着升高,抑制开花的基因FLOWERING LOCUS C(AtFLC)表达量显着降低。在转基因拟南芥中生长素应答基因SMALL AUXIN UPREGULATED 20(AtSAUR20)和SMALL AUXIN UPREGULATED 22(AtSAUR22)显着上调,具有生物活性的赤霉素(GA)合成的相关基因GIBBERELLIN 20-OXIDASE 1(At GA20OX1)的表达量也上升超过两倍。推测GhFLP5可能通过IAA和GA途径调节植物开花转变。
王小艳[5]2014年在《陆地棉开花促进因子基因GhFPF1的克隆、表达及功能分析》文中研究表明棉花是我国重要的经济作物，在国民经济和社会发展中占有重要地位，但是我国的基本国情是人多地少，粮棉矛盾突出。所以短季棉的选育与推广是解决我国粮棉争地、保证粮食安全的重要途径。开花促进因子基因FLOWERING PROMOTING FACTOR1(FPF1)于1997年从拟南芥中克隆出来，经光周期诱导后，它在茎尖分生组织中的表达量迅速上调，对拟南芥开花时间起到正调控的作用，后来在其他作物如烟草中也证实其促进开花这一功能，但对于其调控开花时间的信号通路，目前还不清楚。本研究利用已经测序完成的雷蒙德氏棉和亚洲棉数据库为基础，在陆地棉中获得了FPF1基因的同源序列，对它们的表达模式进行分析筛选出候选基因，并对其功能进行了更加深入的研究，具体结果如下：1、以拟南芥中FPF1基因为参考序列在二倍体雷蒙德氏棉和亚洲棉数据库中分别比对得到六条蛋白质相似度比较高的序列。将这些序列于核酸和氨基酸水平在两个二倍体棉种间进行对比分析发现：六个基因的核酸序列均有不同程度的差异，相似度在84%-99%之间；有两个基因的氨基酸序列在两个物种中是完全相同的；其中五个基因含有较高的同义突变，这可能是由于不同物种分子水平上进化的差异性以及保守型决定的。2、从陆地棉中棉所36中克隆到FPF1的同源基因六条，分别命名为GhFPF1，GhFLP1，GhFLP2，GhFLP3，GhFLP4和GhFLP5，发现该基因家族基因片段均比较小，且不含内含子。研究各基因在陆地棉各组织器官中的表达模式发现，GhFPF1基因家族成员呈现出明显的表达特异性，主要在根和茎尖中表达。利用早熟棉中棉所36和遗传标准系TM-1筛选出候选基因GhFPF1基因，暗示其可能参与短季棉开花时间的调控。3、构建了融合表达载体pBI121-GFP-GhFPF1，采用基因枪轰击洋葱表皮的研究发现GhFPF1蛋白在细胞膜和核内均有表达。进一步通过5'-RACE及3'-RACE策略，扩增出了GhFPF1的全长转录本为701bp，包含56bp5'-UTR，315bp3'-UTR和330bp ORF区域。分析启动子区域发现其主要包含两大类顺式元件，光反应元件和植物胁迫相关的一些元件。外源激素处理试验表明GhFPF1能够响应SA和JA的处理，暗示GhFPF1可能参与植物的防御反应。4、将GhFPF1基因构建植物过表达载体分别转化拟南芥和棉花，分别获得了7个转基因拟南芥株系和9个转基因棉花株系。结果证实转基因拟南芥各株系的开花时间平均比野生型拟南芥提前5.4天，莲座叶和茎生叶的数目也减少。通过对比分析拟南芥内源开花时间相关基因在野生型和转基因中的表达量变化，推测GhFPF1在拟南芥中过表达促进开花很可能依赖于AtAP1和AtFLC。5、最新研究发现GhFPF1基因除了具有调节植物生育期、开花时间、植物叶数之外，转基因拟南芥与野生型相比，下胚轴伸长，叶柄加长，叶绿素的含量降低，AtPHYB基因的表达量在转基因拟南芥中也明显降低，我们推论GhFPF1基因很可能参与调控植物的“避荫”反应。6、将该基因采用农杆菌介导的方法过表达转化棉花，通过基因组和mRNA水平的检测共获得了9个T0代转基因株系，目前个别株系已收获T2种子，要想揭开GhFPF1在调控植物开花和“避荫”反应过程中所涉及的信号通路，还需进一步研究。
方长旬[6]2010年在《Low silicon rice gene 1调节水稻抗UV-B辐射的机制研究》文中进行了进一步梳理硅是地壳中含量第二丰富的矿质元素,同时也是植物生长发育过程中的有益矿质元素,其能够提高植物对生物和非生物胁迫的抗性。水稻是吸收硅较多的作物之一,硅能够促进水稻高产、稳产,提高水稻抗病、抗虫、抗干旱、抗倒伏等特性。本研究发现,自然光照条件下,缺硅培养的UV-B抗性水稻Lemont叶片的苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia lyase, PAL)和光裂解酶(Photolyase)基因的表达以及总酚、类黄酮的含量都低于正常硅营养条件下的Lemont水稻;UV-B辐射下,上述指标在两种硅营养处理的Lemont水稻中都增加或增强,但缺硅培养的水稻仍显着低于正常硅营养条件下的水稻,此结果暗示硅能够调节水稻抗UV-B辐射能力。水稻吸收硅是以根系Low silicon rice gene1(Lsi1)编码的类NOD26通道蛋白为转运载体,因此水稻根系吸收硅能力与Lsi1基因的表达丰度有关。据此,进一步克隆了水稻的Lsi1基因,运用RNA干扰(RNA interference, RNAi)和基因过量表达(Overexpression)技术,分别抑制和增强水稻根系Lsi1基因的表达,获得Lsi1 RNAi和Lsi1 overexpression的转基因Lemont水稻,结果表明Lsi1 RNAi转基因Lemont水稻的根系吸收硅能力和叶片硅含量均显着降低,而Lsi1 overexpression的转基因Lemont水稻则显着增加;进一步以野生型Lemont水稻为对照材料,研究Lsi1对水稻抗UV-B辐射的调节机制。研究结果表明,正常硅营养条件下,抑制水稻Lsi1基因表达,其叶片PAL、photolyase基因表达下调,总酚、类黄酮含量降低,此结果与缺硅培养下的野生型植株相似;过量表达Lsi1基因,水稻叶片PAL、photolyase基因则增强表达,总酚、总黄酮的含量显着增加。UV-B辐射下,Lsi1 overexpression的转基因水稻叶片PAL、photolyase基因表达、总酚、类黄酮仍高于相同处理下的野生型植株,Lsi1 RNAi转基因水稻则相反。进一步以Lsi1 overexpression的转基因Dular(UV-B敏感型)水稻为材料,运用SSH分别分析UV-B辐射下不同转基因水稻较各自野生型植株的差异表达基因,结果显示,UV-B辐射下,Lsi1 RNAi转基因水稻中的逆境响应、系统解毒、光合作用、次生代谢、细胞生长、分子修复、信号转导等相关基因较相同处理条件下的野生型植株均下调表达,而这些基因在Lsi1过量表达的转基因水稻中的表达都高于野生型植株。此结果初步揭示了Lsi1基因调节水稻抗UV-B辐射的分子作用网络,为运用分子栽培技术提高培育抗UV-B辐射水稻提供理论依据。
马良勇, 包劲松, 李西明, 朱旭东, 季芝娟[7]2009年在《水稻矮生基因的克隆和功能研究进展》文中研究指明矮生性是水稻最重要的农艺性状之一。矮秆基因参与水稻一系列的生理、生化过程,水稻矮生性基因的克隆和功能研究,对了解水稻矮秆性状与产量的关系十分重要。通过介绍水稻矮秆基因的类型和概念,对已克隆的水稻矮秆基因按功能分类详细列举了它们的结构、功能与经典遗传学的关系以及在育种上的利用价值。
罗丽丽[8]2012年在《水稻短根突变体Osksr2的基因定位》文中指出根系是植物长期适应陆地条件形成的一个重要器官，具有锚定植株、吸收输导土壤中的水分养分、合成和储藏营养物质等生理功能。由于土壤中养分和水分供应的有限性和局部性，根系的空间分布即根构型很大程度上决定了植物吸收和利用它们的能力。根长作为根构型最为重要的参数之一与各种重要性状相关，对植物的产量和抗逆境能力起着非常重要的作用。变异是功能分析的基础，因此研究根系伸长机理最有力的材料就是短根或长根突变体，对相关突变体进行遗传分析已经被证明是揭示根系伸长调控机制的有效方法。本研究从甲基磺酸乙酯(ethyl methane sulfonate，EMS)诱变的籼稻Kasalath突变体库中，筛选到一个水稻短根突变体，命名为Osksr2(Oryza sativa kasalathshort root2)，该突变体植株整体矮小，主根、不定根和侧根的伸长都受到抑制，并且伴随着生育进程的增加，突变体与野生型的差异逐渐增大。花粉活力检测及生育期观察结果表明，Osksr2的突变严重影响了植株的生殖发育,使得花粉活力差，分蘖数少，结实率差等。突变体Osksr2也是一个温度敏感的突变体，在24℃恒温条件下根长有所恢复，32℃恒温下突变表型加剧，并且激素实验结果表明突变体Osksr2对植物激素GA不敏感。遗传分析表明该突变性状由1对隐性核基因控制，将该基因命名为OsKSR2。将Osksr2纯合体与粳稻日本晴杂交构建F2群体，利用已经公布的水稻SSR标记和自行设计的STS标记进行基因定位，将OsKSR2定位在水稻第8染色体STS标记S27887与S27988之间约101kb的范围内。通过水稻基因组注释系统共预测到17个开放阅读框（ORF），没有已知的与根系发育相关的基因。对OsKSR2的定位将为进一步克隆该基因和阐明水稻根系伸长的分子机理奠定基础。
郭尧敏[9]2017年在《水稻根特异性表达基因OsRAA1的功能研究》文中指出水稻OsRAA1(ROOT ARCHITECTURE ASSOCIATED1)定位于水稻1号染色体上,是小G蛋白家族中的一员,所编码的蛋白大小为12 kD,与来自拟南芥的AtFPF1有58%的同源性。OsRAA1主要在细胞分裂旺盛的部位表达,如根的分生区和伸长区、幼小的侧根和侧根原基等。根系在植物的生长发育过程中扮演着吸收水分和养料、转运和存储养料的重要作用。水稻冠根(不定根)的长度及侧根的数量、长度、粗细等与根系的功能密切相关。水稻根系的生长发育涉及多个信号传递途径的参与。因此,研究水稻根系特异性表达基因的功能对于丰富水稻根系发育的分子机理具有重要理论意义,在实践上将为水稻乃至其它禾本科作物的根系改良提供依据。本研究首先通过反向遗传法研究了OsRAA1在水稻根系发育中的生物学功能;然后通过转录组分析及酵母双杂交等技术,从生长素(IAA)及活性氧(ROS)信号途径进一步探索了其可能作用的分子机理;最后探讨了OsRAA1在抗逆境方面的应用价值。主要研究结果如下:(1)OsRAA1转基因植株的表型分析表明,与野生型相比,OsRAA1超表达和RNAi干扰转基因植株的主根伸长均被抑制,且根呈卷曲螺旋状;超表达植株的不定根数量、侧根密度增加;而RNAi干扰植株的不定根长度、数量和侧根密度均受到了抑制。该研究结果表明OsRAA1在水稻根系发育中起重要作用。(2)在扬花期,野生型水稻的花药饱满且呈嫩黄色;而转基因植株,尤其是RNAi干扰植株,花药发育畸形呈白色萎缩状;野生型水稻的花粉粒发育饱满,而转基因植株花粉粒发育异常。该研究结果表明OsRAA1影响着水稻花粉粒的活性。(3)转基因植株的RNA-seq分析表明,OsRAA1表达水平的改变导致生长素信号路径相关基因以及ROS相关基因表达水平的改变。该研究结果为深入研究OsRAA1参与水稻根系发育的分子机制奠定基础。(4)生长素可以诱导OsRAA1的转录表达,NPA处理后,野生型主根和不定根的伸长受到抑制,而过表达和RANi干扰植株的主根和不定根长度均有所增长。而NAA处理后,野生型和转基因植株的主根、不定根和侧根密度的生长都被严重抑制。生长素信号路径相关基因的qPCR分析结果进一步表明OsRAA1在水稻中参与了生长素介导的根系形态建成。(5)PEG,甘露醇及氯化钠处理后,野生型和转基因植株根系的差异性减小,根部活性氧的含量测定结果表明,非生物胁迫处理之后,野生型和转基因植株的ROS的含量均比未处理时高,且无论是在正常生长或胁迫处理条件下,转基因植株根部的ROS含量均高于野生型。DAB和NBT的染色结果与ROS含量测定结果一致。ROS产生与清除相关基因的转录水平的分析结果也进一步说明,OsRAA1通过影响ROS的含量从而影响水稻根系的生长发育。(6)通过酵母双杂交系统初步筛选到9个可能与OsRAA1互作的候选蛋白,其中的肽酰脯胺酰顺反异构酶和肉桂醇脱氢酶分别与生长素信号转导和活性氧的含量有关,该结果进一步说明OsRAA1可能参与了生长素和活性氧介导的水稻根系的生长发育。
胡利伟[10]2007年在《水稻叶鞘基部的负向重性反应及拟南芥和水稻的空间搭载实验》文中研究说明植物的向重性反应主要是指重力反应器官响应重力刺激而发生的不对称生长的过程。生长素、乙烯、赤霉素等植物激素以及Ca2+、质子、IP3等信号分子参与了植物的向重性反应。有学者曾采用基因芯片技术来研究向重性对拟南芥基因表达的影响,虽然分离到很多与重力相关的基因,但由于向重性弯曲是一个不对称生长的过程,而拟南芥株形较小不易纵切,所以并不清楚这些基因在向重性弯曲中的作用。我们采用株形较大的水稻为材料,采用RT-PCR、SSH、基因芯片、Realtime PCR等技术进行相关的研究,克隆了在水稻叶鞘负向重性反应中上下两半部不对称表达的基因,对这些基因的功能进行了研究,并测定了相关的生理指标。另外,我们利用一次空间搭载的机会,在我国的一颗返回式科学实验卫星上搭载了水稻和拟南芥种子,并进行相关的实验。我们的研究发现扩张蛋白OsEXPA4和水孔蛋白OsRWC3参与了水稻叶鞘的负向重性弯曲。在水稻叶鞘的负向重性反应中,OsEXPA4和OsRWC3在水稻叶鞘基部的下半部特异表达,它们也都被GA3诱导,而且OsEXPA4的不对称表达早于OsRWC3的不对称表达。此外我们又采用转有OsRWC3启动子-GUS的水稻植株,对负向重性反应中OsRWC3的表达进行了验证,GUS活性在重力刺激的水稻叶鞘的下半部明显增高,并且GUS染色主要分布在微管束。GA合成抑制剂Ancymidol能够减弱OsEXPA4和OsRWC3在上下两半部的不对称表达。研究还发现,负向重性反应中下半部的渗透势明显降低,水孔蛋白抑制剂HgCl2和phloretin也都能抑制水稻的负向重性反应。这些结果表明水稻叶鞘基部负向重性反应中不对称分布的GA诱导了OsEXPA4和OsRWC3的不对称表达,促进了水稻叶鞘基部下半部的细胞壁松弛和通过水孔蛋白的水分内流,最终导致了下半部细胞膨胀,使叶鞘向上弯曲。综合运用抑制差减杂交法(SSH)和基因芯片等技术,以负向重性反应中的水稻叶鞘基部上下两半部互为对照,并采用Realtime PCR进行验证,我们发现有11个基因在负向重性反应中水稻叶鞘基部的下半部特异表达,其中包括乙醛脱氢酶( Aldehyde dehydrogenase,ALDH1)、反复糖基化多肽(Reversibly glycosylated polypeptide,RGP1)、蔗糖合成酶(Sucrose synthase,SUS)、己糖转运蛋白(Hexose transporter)、核糖体结合蛋白(Ribophorin II)、染色体结构维持蛋白(Structural maintenace of chromosomes 3,SMC3)、尿卟啉原脱羧酶(Uroporphyrinogen decarboxylase,UROD)、鲨烯合酶(Squalene synthase,SQS)等,以及3个未知功能的基因。而胱硫醚γ-合成酶(cystathionine gamma-synthase,CGS1)在水稻叶鞘基部的上半部特异表达。我们研究了这些基因在负向重性反应中的不对称表达是否受到不对称分布的生长素的诱导,IAA处理实验结果表明RGP1、SUS、UROD、SMC3等基因的不对称表达受到了IAA的诱导,而且IAA对这几个基因的调控呈现剂量依赖效应,TIBA处理能够抑制RGP1、SUS、SMC3、UROD等基因在负向重性反应中4小时和6小时的不对称表达,说明水稻叶鞘负向重性反应中这4个基因的不对称表达受到生长素的诱导。另外我们测定负向重性反应中水稻叶鞘基部上下两半部己糖含量,结果证明负向重性反应中下半部积累了较多的己糖,并且上下两半部的己糖含量出现差异是在蔗糖合成酶和己糖运输蛋白的不对称表达出现之后,说明负向重性反应中这种己糖的不对称分布是由于蔗糖合成酶和己糖运输蛋白的不对称表达造成的。向重性过程中表达的基因参与了细胞壁物质的代谢,己糖合成和己糖的运输,能量物质的合成,甾醇类物质的代谢,蛋氨酸的合成,以及蛋白质的翻译等重要过程。利用空间搭载的机会,我们在我国于2003年11月3日发射的一颗返回式科学与技术试验卫星上搭载了拟南芥和水稻的种子。在水稻中发现了1棵个体矮小的致死型突变体,而在拟南芥中发现了3株稳定遗传的突变体,1株第1代出现表型突变的突变体,第2代表型恢复正常的突变体。在拟南芥的3株稳定遗传的突变体中,有1株呈伞房花序(Corymb-like inflorescence),而拟南芥野生型植株是总状花序(raceme),所以我们将这个突变体命名为cli,并对cli突变体进行了相关的研究。与野生型拟南芥相比,cli突变体的叶子向下卷曲,果荚末端圆滑,植株高度较低,茎和花序轴较为粗壮。黑暗处理能够显着促进野生型拟南芥下胚轴的生长,但是我们发现黑暗处理对cli突变体下胚轴生长的促进作用较弱。在未来的工作中,我们打算进行图位克隆,最终确定其中发生突变的基因。
参考文献：
[1]. 水稻OsRAA1基因的克隆与功能分析[D]. 葛磊. 中国科学院研究生院（植物研究所）. 2002
[2]. 水稻控制根发育的生长素诱导新基因OsRAA1的克隆与功能分析[C]. 葛磊, 陈惠, 赵原, 许明丽, 徐云远. 中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会学术论文摘要汇编. 2003
[3]. OsRMC基因调控水稻根生长发育的机理研究[D]. 蒋甲福. 中国科学院研究生院（植物研究所）. 2006
[4]. 陆地棉开花相关基因GhFLP5的表达与功能分析[D]. 王聪聪. 中国农业科学院. 2017
[5]. 陆地棉开花促进因子基因GhFPF1的克隆、表达及功能分析[D]. 王小艳. 西北农林科技大学. 2014
[6]. Low silicon rice gene 1调节水稻抗UV-B辐射的机制研究[D]. 方长旬. 福建农林大学. 2010
[7]. 水稻矮生基因的克隆和功能研究进展[J]. 马良勇, 包劲松, 李西明, 朱旭东, 季芝娟. 中国水稻科学. 2009
[8]. 水稻短根突变体Osksr2的基因定位[D]. 罗丽丽. 宁波大学. 2012
[9]. 水稻根特异性表达基因OsRAA1的功能研究[D]. 郭尧敏. 重庆大学. 2017
[10]. 水稻叶鞘基部的负向重性反应及拟南芥和水稻的空间搭载实验[D]. 胡利伟. 中国科学院研究生院（上海生命科学研究院）. 2007
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