论文部分内容阅读
种子萌发是植物的重要生理过程,决定着植物的繁衍和生存,直接影响作物的产量。因此,研究种子萌发的分子机制具有重要的理论和实际意义。植物激素脱落酸(ABA)在种子萌发和早期幼苗生长过程中起重要作用,本论文工作主要探讨拟南芥WRKY6和PHO1参与ABA介导的种子萌发和早期幼苗生长的分子调控机制。在种子萌发过程中,WRKY6的表达显著降低,外施ABA时,WRKY6表达上调。在含有外源ABA的培养基上萌发生长时,wrky6突变体对外源ABA不敏感,萌发快于野生型；WRKY6过量表达株系则对ABA超敏感,萌发慢于野生型。对转录因子WRKY6的下游靶基因进行筛选的结果发现,wrky6突变体中转录因子RAV1的表达升高,而RAV1的负调控靶基因ABI3、 ABI4和ABl5表达降低；WRKY6过量表达株系中RAVl的表达降低,ABIs的表达升高。EMSA和ChIP实验结果显示,WRKY6在植物体外和体内均能结合RAV1启动子。以上实验结果证明,转录因子WRKY6直接负调控RAV1的表达。进一步的实验结果表明,在WRKY6过量表达株系中过量表达RAV1能够消除WRKY6过量表达株系的ABA敏感表型；而ravl wrky6双突变体在种子萌发和早期幼苗生长阶段对ABA超敏感,与ravl单突变体表型相似,证明了RAV1是WRKY6调控种子萌发和早期幼苗生长的关键下游靶基因。综合以上实验结果,转录因子WRKY6通过直接结合RAV1启动子,抑制RAV1的表达,进而调控ABA介导的种子萌发和早期幼苗生长过程。在研究中同时还发现,在种子萌发过程中,PHO1的表达升高,外源ABA显著抑制PHO1表达,3个pho1突变体在种子萌发阶段都对外源ABA超敏感,暗示PHO1参与ABA介导的种子萌发调控。启动子序列分析发现,PHO1启动子具有转录因子ABl5的结合元件ACGT。qRT-PCR结果显示,ABl5过量表达株系中PHO1表达被抑制；外源ABA处理的abi5突变体中,PHO1表达较野生型显著升高；EMSA和ChIP实验证明ABl5在植物体外和体内均能够结合PHO1启动子,说明转录因子ABl5直接负调控PHO1的表达。进一步的遗传分析显示,在abi5突变体中敲除PHO1(abi5 phol)能消除abi5突变体的ABA不敏感表型,说明ABl5主要通过调控PHO1表达来调控种子萌发。外源ABA处理时,pho1突变体较野生型积累更多的ROS, abi5突变体的ROS含量略低于野生型。抗氧化物还原性谷胱甘肽GSH能恢复pho1突变体在种子萌发过程中的ABA超敏感表型,暗示PHO1可能通过ROS途径参与种子萌发过程。以上实验结果证明,PHO1是ABl5的重要下游靶基因,在ABA抑制种子萌发和幼苗早期生长信号过程中起负调控作用。本论文工作建立了ABA调控种子萌发和幼苗生长的WRKY6-RAV1-ABI5-PHO1信号通路，对认识ABA调控种子萌发和幼苗生长的分子机制有重要意义。