OsEIL1調(diào)控水稻生長(zhǎng)素生物合成和初生根的生長(zhǎng).pdf

1、水稻是世界上重要的單子葉糧食作物，作為半水生作物，與雙子葉植物擬南芥存在諸多方面的差異。在擬南芥中，乙烯和生長(zhǎng)素協(xié)同調(diào)控根的生長(zhǎng)與發(fā)育，然而，它們?cè)谡{(diào)控水稻初生根生長(zhǎng)與發(fā)育中的相互作用還不清楚。本研究中，我們利用YUC活性抑制劑yucasin抑制YUC的功能發(fā)現(xiàn)乙烯抑制水稻初生根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)依賴(lài)于YUC的活性，在存在yucasin的條件下，乙烯對(duì)水稻初生根伸長(zhǎng)生長(zhǎng)的抑制作用明顯受到抑制，為了研究YUC在乙烯抑制水稻初生根伸長(zhǎng)生長(zhǎng)中的作用，

2、我們對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的水稻突變體庫(kù)進(jìn)行篩選，從中找到了一系列初生根對(duì)乙烯不敏感或敏感性降低的突變體。對(duì)其中一份突變體rein7進(jìn)行研究，通過(guò)圖位克隆的方法確定了REIN7編碼YUC家族的一個(gè)成員REIN7/YUC8，rein7突變體的初生根表現(xiàn)出對(duì)乙烯不敏感的表型，其葉片變窄并且向上卷曲，耐鹽性較野生型顯著提高，過(guò)表達(dá)REIN7/YUC8增強(qiáng)了初生根對(duì)乙烯的敏感性，表明REIN7/YUC8在乙烯抑制水稻初生根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用。REIN

3、7/YUC8過(guò)表達(dá)植株在正常生長(zhǎng)條件下初生根要短于野生型，而用TAA1/TAR活性抑制劑kynurenine處理能夠恢復(fù)REIN7/YUC8過(guò)表達(dá)植株短初生根的表型，表明REIN7/YUC8與TAA1/TARs位于同一條途徑，并且位于TAA1/TARs的下游。在擬南芥yuc1-1突變體背景下過(guò)表達(dá)REIN7/YUC8，轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)出生長(zhǎng)素過(guò)量的表型，而過(guò)表達(dá)C端缺失47個(gè)氨基酸的REIN7/YUC8的植株雖然也有生長(zhǎng)素過(guò)量的表型，但表

4、型要明顯弱于過(guò)表達(dá)REIN7/YUC8全長(zhǎng)的植株，表明REIN7/YUC8參與了植物體內(nèi)生長(zhǎng)素的合成，其C端的47個(gè)氨基酸對(duì)其功能的發(fā)揮具有重要作用。體外酶活測(cè)定發(fā)現(xiàn)REIN7/YUC8能夠催化吲哚-3-丙酮酸(IPA)轉(zhuǎn)變?yōu)檫胚?3-乙酸(IAA)，不能催化色胺(TAM)的轉(zhuǎn)變，C端缺失47個(gè)氨基酸的REIN7/YUC8的酶活性顯著降低，表明REIN7/YUC8通過(guò)IPA途徑來(lái)調(diào)控水稻生長(zhǎng)素的合成，并且其C端的47個(gè)氨基酸對(duì)其酶活性的

5、發(fā)揮起重要作用，C端47個(gè)氨基酸的缺失導(dǎo)致REIN7/YUC8酶活性的降低，進(jìn)而影響了初生根中生長(zhǎng)素的積累，導(dǎo)致初生根表現(xiàn)出對(duì)乙烯不敏感的表型。外源添加低濃度的IAA則可以恢復(fù)rein7突變體初生根對(duì)乙烯的響應(yīng)，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)乙烯能夠促進(jìn)生長(zhǎng)素在初生根中的積累，而且這一過(guò)程需要REIN7/YUC8的參與。REIN7/YUC8轉(zhuǎn)錄水平受乙烯的誘導(dǎo)，而在oseil1突變體中乙烯對(duì)REIN7/YUC8的誘導(dǎo)作用則受到抑制，表明乙烯誘導(dǎo)REI

6、N7/YUC8的表達(dá)依賴(lài)于OsEIL1。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)OsEIL1能夠直接結(jié)合到REIN7/YUC8的啟動(dòng)子上來(lái)激活REIN7/YUC8的表達(dá)，在oseil1突變體背景下過(guò)表達(dá)REIN7/YUC8能夠部分恢復(fù)oseil1初生根對(duì)乙烯不敏感的表型，在OsEIL1過(guò)表達(dá)材料中突變REIN7/YUC8也在一定程度上廢除了OsEIL1過(guò)表達(dá)植株初生根對(duì)乙烯的響應(yīng)，而外源施加低濃度的IAA也能在一定程度上恢復(fù)oseil1初生根對(duì)乙烯的響應(yīng)，表明

7、乙烯抑制水稻初生根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)部分依賴(lài)于REIN7/YUC8介導(dǎo)的生長(zhǎng)素合成途徑，REIN7/YUC8介導(dǎo)的生長(zhǎng)素合成途徑位于乙烯信號(hào)途徑的下游來(lái)調(diào)控水稻初生根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，并且水稻中可能存在不依賴(lài)于OsEIL1的途徑來(lái)與生長(zhǎng)素協(xié)同調(diào)控水稻初生根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)?？偠灾?，我們的研究表明，REIN7/YUC8作為OsEIL1下游靶基因，通過(guò)調(diào)控水稻初生根中生長(zhǎng)素的合成來(lái)參與乙烯抑制初生根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)這一過(guò)程，為乙烯和生長(zhǎng)素協(xié)同調(diào)控水稻幼苗初生根的伸