水稻根特異性表達(dá)基因OsRAA1的功能研究.pdf

1、水稻OsRAA1(ROOT ARCHITECTURE ASSOCIATED1)定位于水稻1號染色體上，是小G蛋白家族中的一員，所編碼的蛋白大小為12 kD，與來自擬南芥的AtFPF1有58％的同源性。OsRAA1主要在細(xì)胞分裂旺盛的部位表達(dá)，如根的分生區(qū)和伸長區(qū)、幼小的側(cè)根和側(cè)根原基等。
　　根系在植物的生長發(fā)育過程中扮演著吸收水分和養(yǎng)料、轉(zhuǎn)運和存儲養(yǎng)料的重要作用。水稻冠根（不定根）的長度及側(cè)根的數(shù)量、長度、粗細(xì)等與根系的功能密切

2、相關(guān)。水稻根系的生長發(fā)育涉及多個信號傳遞途徑的參與。因此，研究水稻根系特異性表達(dá)基因的功能對于豐富水稻根系發(fā)育的分子機理具有重要理論意義，在實踐上將為水稻乃至其它禾本科作物的根系改良提供依據(jù)。
　　本研究首先通過反向遺傳法研究了OsRAA1在水稻根系發(fā)育中的生物學(xué)功能；然后通過轉(zhuǎn)錄組分析及酵母雙雜交等技術(shù)，從生長素(IAA)及活性氧(ROS)信號途徑進(jìn)一步探索了其可能作用的分子機理；最后探討了OsRAA1在抗逆境方面的應(yīng)用價值。主

3、要研究結(jié)果如下：
　?、貽sRAA1轉(zhuǎn)基因植株的表型分析表明，與野生型相比，OsRAA1超表達(dá)和RNAi干擾轉(zhuǎn)基因植株的主根伸長均被抑制，且根呈卷曲螺旋狀；超表達(dá)植株的不定根數(shù)量、側(cè)根密度增加；而RNAi干擾植株的不定根長度、數(shù)量和側(cè)根密度均受到了抑制。該研究結(jié)果表明OsRAA1在水稻根系發(fā)育中起重要作用。
　?、谠趽P花期，野生型水稻的花藥飽滿且呈嫩黃色；而轉(zhuǎn)基因植株，尤其是RNAi干擾植株，花藥發(fā)育畸形呈白色萎縮狀；野生型

4、水稻的花粉粒發(fā)育飽滿，而轉(zhuǎn)基因植株花粉粒發(fā)育異常。該研究結(jié)果表明OsRAA1影響著水稻花粉粒的活性。
　?、坜D(zhuǎn)基因植株的RNA-seq分析表明，OsRAA1表達(dá)水平的改變導(dǎo)致生長素信號路徑相關(guān)基因以及ROS相關(guān)基因表達(dá)水平的改變。該研究結(jié)果為深入研究OsRAA1參與水稻根系發(fā)育的分子機制奠定基礎(chǔ)。
　?、苌L素可以誘導(dǎo)OsRAA1的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，NPA處理后，野生型主根和不定根的伸長受到抑制，而過表達(dá)和RANi干擾植株的主根和不

5、定根長度均有所增長。而NAA處理后，野生型和轉(zhuǎn)基因植株的主根、不定根和側(cè)根密度的生長都被嚴(yán)重抑制。生長素信號路徑相關(guān)基因的qPCR分析結(jié)果進(jìn)一步表明OsRAA1在水稻中參與了生長素介導(dǎo)的根系形態(tài)建成。
　?、軵EG,甘露醇及氯化鈉處理后，野生型和轉(zhuǎn)基因植株根系的差異性減小，根部活性氧的含量測定結(jié)果表明，非生物脅迫處理之后，野生型和轉(zhuǎn)基因植株的ROS的含量均比未處理時高，且無論是在正常生長或脅迫處理條件下，轉(zhuǎn)基因植株根部的ROS含量