水稻W(wǎng)OX家族基因在頂端發(fā)育中的功能研究.pdf

1、高等植物的頂端發(fā)育與側(cè)生器官的發(fā)生分化是非常重要的生物學(xué)問題，同時(shí)也關(guān)系到一些作物和經(jīng)濟(jì)植物的株型建成、收獲器官經(jīng)濟(jì)系數(shù)的高低，因而成為近年來植物功能基因組研究中的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。
　　 水稻不僅是一種重要的糧食作物，也是研究植物頂端生長和發(fā)育等重要分子生物學(xué)問題的模式生物。頂端發(fā)育主要受控于相互牽制與制約的基因、基因與激素之間的平衡關(guān)系，而WOX家族基因是植物所特有的，在擬南芥的器官發(fā)育中起著非常重要的作用，但在水稻中的研究還比

2、較缺乏。因此本論文重點(diǎn)研究了WOX家族基因在水稻頂端發(fā)育中的重要作用。
　　 本論文以水稻W(wǎng)OX家族基因?yàn)閷ο?，通過序列分析、基因克隆與分離、遺傳轉(zhuǎn)化等方法研究了該家族基因的結(jié)構(gòu)、表達(dá)模式及生理功能，重點(diǎn)闡述了OsWOX11基因在水稻根頂端發(fā)育中的重要作用。取得的主要結(jié)果如下：
　　 1．獲得到了WOX家族8個(gè)基因的全長cDNA序列，全部構(gòu)建了超量和RNAi抑制轉(zhuǎn)化表達(dá)載體，獲得了轉(zhuǎn)基因植株，并對轉(zhuǎn)基因植株的陽性、拷貝數(shù)

3、及表達(dá)量進(jìn)行了檢測。
　　 2．對該家族10個(gè)基因在明恢63中的表達(dá)譜芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)它們的表達(dá)都具有組織、器官特異性，該結(jié)果初步表明：水稻中WOX基因的表達(dá)可能都參與水稻頂端發(fā)育的調(diào)控。
　　 3．以O(shè)sWOX11基因的研究為重點(diǎn)。RT-PCR的結(jié)果顯示：OsWOX11在根、莖分裂旺盛的部位及愈傷中高水平表達(dá)；原位雜交、OsWOX11啟動子與報(bào)告基因GUS和GFP的融合試驗(yàn)表明它在根莖頂端的分生區(qū)、正在生長的冠

4、根、側(cè)根原基中表達(dá)，這說明OsWOX11基因參與了水稻根的發(fā)育。
　　 4．OsWOX11超量表達(dá)的轉(zhuǎn)基因植株產(chǎn)生大量的地下冠根及在高位節(jié)和小花的基部的異位根：而抑制OsWOX11的表達(dá)和OsWOX11突變體的根系發(fā)育明顯受到了影響，表現(xiàn)為生長緩慢、根數(shù)量進(jìn)一步減少。OsWOX11不同基因型胚芽鞘節(jié)細(xì)胞學(xué)的觀察表明OsWOX11可以影響冠根原基起始的快慢，但不影響其起始的數(shù)目。這些結(jié)果表明OsWOX11是調(diào)節(jié)水稻根系發(fā)育的一個(gè)非

5、常重要的因子。
　　 5．通過對OsWOX11啟動子上游2.5kb區(qū)域的序列進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域有植物激素生長素、細(xì)胞分裂素、乙烯和脫落酸應(yīng)答因子的作用位點(diǎn)；外源激素的處理可以誘導(dǎo)OsWOX11基因的上調(diào)表達(dá)，生長素和細(xì)胞分裂素應(yīng)答因子也受OsWOX11基因的調(diào)節(jié)，說明OsWOX11是激素應(yīng)答因子基因。
　　 6．凝膠阻滯（EMSA）實(shí)驗(yàn)證實(shí)OsWOX11可以直接結(jié)合在A-型細(xì)胞分裂素應(yīng)答因子OsRR2的啟動子上，說明O

6、sWOX11可以直接調(diào)控OsRR2基因的表達(dá)。
　　 7．OsRR2在冠根發(fā)育中的表達(dá)模式也有力地證明了OsWOX11和OsRR2在水稻的冠根發(fā)育中相互調(diào)控。
　　 8．OsWOX11與糖皮質(zhì)激素GR融合的轉(zhuǎn)基因植株的誘導(dǎo)表達(dá)試驗(yàn)以及免疫共沉淀技術(shù)進(jìn)一步證明，OsWOX11在植物體內(nèi)直接抑制OsRR2基因的表達(dá)，OsRR2是OsWOX11直接作用的靶基因。
　　 通過以上問題的研究，充分證明了WOX家族基因在植物