水稻ARL1基因在擬南芥內(nèi)的功能及分子機(jī)制研究.pdf

1、根系是植物對(duì)土壤信號(hào)感知以及養(yǎng)分、水分吸收的重要器官。直根系植物如擬南芥根系一般由主根、側(cè)根構(gòu)成,單子葉禾本科須根系植物如水稻、大麥、小麥和玉米等除形成以上兩種根之外,還能夠發(fā)生不定根。比較單、雙子葉模式植物水稻、擬南芥的根構(gòu)型,我們可以發(fā)現(xiàn)水稻在整個(gè)發(fā)育階段擁有大量持續(xù)發(fā)生的不定根,而擬南芥在整個(gè)生長過程中基本不發(fā)生不定根。ARLI基因是一個(gè)調(diào)控水稻不定根原基形成的轉(zhuǎn)錄因子,但ARLI的調(diào)控機(jī)制尚不為所知。我們利用ARLI基因的擬南芥

2、轉(zhuǎn)基因植株進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)結(jié)論： 1.ARL1能夠誘導(dǎo)擬南芥胚軸發(fā)生不定根。ARLI啟動(dòng)子融合GUS報(bào)告基因轉(zhuǎn)基因植株顯示,擬南芥中ARLI基因主要表達(dá)在中柱、維管,且受到生長素的誘導(dǎo)。ARLI超表達(dá)植株表現(xiàn)出地上部器官短小,早期側(cè)根旺盛發(fā)生和種子根較強(qiáng)的伸長能力。超表達(dá)植株中KNOX家族基因上調(diào)。對(duì)轉(zhuǎn)基因植株切片顯示ARLI的超表達(dá)使得胚軸內(nèi)皮層缺失,轉(zhuǎn)基因植株的不定根發(fā)生自胚軸內(nèi)臨近木質(zhì)部的中柱鞘細(xì)胞。 2.AR

3、LI超表達(dá)植株對(duì)外源細(xì)胞分裂素不敏感,側(cè)根發(fā)生數(shù)量和葉片生長都較野生型強(qiáng),但不定根的發(fā)生能力明顯下降。超表達(dá)植株中細(xì)胞分裂素信號(hào)途徑相關(guān)基因表達(dá)發(fā)生改變,細(xì)胞周期相關(guān)基因表達(dá)也上調(diào)。 3.ARLI超表達(dá)植株側(cè)根發(fā)生對(duì)NPA的不敏感,但是不定根的發(fā)生受到強(qiáng)烈抑制,且種子根長對(duì)NPA較為敏感。PIN基因在NPA處理下沒有發(fā)生變化。我們用NAA、IAA和2,4-D處理野生型(Col-0)材料,都無法誘導(dǎo)與轉(zhuǎn)基因植株類似的不定根發(fā)生。而