脫落酸(ABA)調(diào)控?cái)M南芥種子早期發(fā)育的分子基礎(chǔ)研究.pdf

1、種子是被子植物的重要生殖器官。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，種子是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，闡明種子大小調(diào)控的分子機(jī)理能夠?yàn)樽魑锂a(chǎn)量形成的機(jī)制提供重要的理論依據(jù)。
　　脫落酸(ABA)是一種重要的倍半萜類植物激素，在根系發(fā)育、葉片衰老、干旱響應(yīng)、種子休眠以等生物學(xué)過程發(fā)揮著重要作用。但是迄今為止，人們對(duì)調(diào)控種子早期發(fā)育的分子機(jī)制了解甚少。因此，因此本研究以ABA合成突變體aba2-1為切入點(diǎn)，旨在解析ABA調(diào)控種子早期發(fā)育進(jìn)而影響種子大小的分子機(jī)制。A

2、BA2編碼ABA合成過程中的一個(gè)短鏈脫氫酶/還原酶。我們的前期研究顯示，ABA合成突變體aba2-1產(chǎn)生的種子體積增大、百粒重增加、胚胎細(xì)胞數(shù)目增加，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)胚發(fā)育遲緩，胚乳細(xì)胞化時(shí)間延遲。本研究在上述研究的基礎(chǔ)上，對(duì)造成突變體表型的分子機(jī)制做了詳細(xì)研究，種子發(fā)育相關(guān)基因SHB1、MINI3、IKU2、AP2和DA1的表達(dá)分析表明SHB1、MINI3和IKU2的表達(dá)量在突變體中顯著升高，而在過表達(dá)植株中顯著降低，其他基因表達(dá)差異不

3、明顯。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)外施ABA后SHB1的表達(dá)量顯著下降，并且GUS染色分析表明ABA2的表達(dá)模式與SHB1的表達(dá)模式相似，因此我們推測(cè)ABA可能是通過負(fù)調(diào)控SHB1的表達(dá)來調(diào)節(jié)種子發(fā)育。
　　ABI5、AREB1、AREB2和ABF3是響應(yīng)ABA信號(hào)的轉(zhuǎn)錄因子，在ABA信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮重要作用。它們的表達(dá)量在aba2-1中均比野生型中低，且ABI5降低最顯著。我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)abi5突變體的種子也比野生型對(duì)照大，并且在abi5突

4、變體中SHB1基因的表達(dá)水平上調(diào)，因此我們推測(cè)ABA是通過ABI5調(diào)控SHB1的表達(dá)。CHIP分析和酵母單雜交實(shí)驗(yàn)均表明ABI5可以結(jié)合到SHB1基因的啟動(dòng)子的兩個(gè)獨(dú)立區(qū)段上(S3、S5)。而EMSA實(shí)驗(yàn)又進(jìn)一步證明了ABI5可以直接結(jié)合到S3區(qū)段上。這些實(shí)驗(yàn)證據(jù)充分證明了ABA至少部分通過其下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的組分ABI5負(fù)調(diào)控SHB1的表達(dá)。
　　通過本研究，清楚揭示了ABA調(diào)控種子早期發(fā)育的分子機(jī)制。ABA合成基因調(diào)控ABA的積累