论文部分内容阅读
不定根是须根系作物(包括水稻)吸收水分、养分以及锚定植株不可缺少的器官。不定根发生发育机制目前仍知之甚少。本研究通过筛选EMS诱变的Kasalath突变体库,获得一个不定根突出缺陷的突变体Osdarel (defective in adventitious root emergence)。本研究对其进行了表型分析、基因克隆及功能的初步研究,研究结果如下:1.经细胞学水平分析,发现该突变体不定根原基正常发生,数目没有改变。但不定根在根形态建成后不能突破表皮,因此该突变体被命名为Osdarel (defective in adventitious root emergence 1)。2.利用图位克隆方法,OsDAREl定位于水稻第二条染色体短臂上,该基因(LOC02g07120)的ORF在第533个碱基处发生了T到A的点突变,导致OsDAREl蛋白翻译提前终止。该基因与拟南芥CAND1 (cullin-associated and neddylation-disassociated 1)同源,转基因回复试验证明Osdarel的表型确实是由OsDAREl突变引起的。3. OsDAREl为核定位表达的蛋白,该基因在根、根茎结合部、茎、叶和花等各个组织均有表达。分析基因融合GUS转基因材料发现,OsDAREl表达在不定根发育过程中具有很强的时空特异性,在不定根原基发育早期不表达,仅在不定根的根形态建成后的根冠中特异表达。4.利用激光捕获显微切割技术(Laser Captured Microdissection, LCM),分析了细胞周期基因在野生型和Osdarel突变体不定根原基细胞中的表达。发现细胞周期基因在Osdarel不定根原基根形态建成前和野生型无明显差异,而在根形态建成后正调控G2/M期转换点的基因CDKB;2表达受抑制,负调控G2/M期转换点的基因KRP2表达上升。G1/M期转换点的基因RB1以及S期特异表达基因CDKD;1变化不明显。说明Osdarel的不定根突破表皮伸长受阻是由于G2/M期转换的细胞分裂循环受阻导致细胞分裂停止引起的。5. DR5::GUS能够反映生长素信号在植物体内的分布情况。在Osdarel突变体中,DR5::GUS在不定根的根形态刚建成时与野生型无差异,而随后在不定根根冠呈弥散分布。说明在Osdare1不定根的根形态建成后生长素信号发生改变。6.外源生长素能够部分回复突变体不定根。说明OsDARE1可能通过影响生长素信号调控不定根形态建成后的G2到M期细胞分裂,最终影响不定根突破表皮伸长。