论文部分内容阅读
本研究工作以单子叶模式植物水稻为材料,研究水稻中一些重要发育基因的表达调控及其在水稻个体发育的三维形态结构建成中的作用。 利用同源基因克隆策略,结合筛选基因组文库和RT-PCR的方法,在水稻中克隆了Oscenl、Oscen2和Oscen3基因。这三个基因在DNA序列水平具有同源性,基因结构也很相似,都是由四个外显子和三个内含子组成。根据GCG推测,Oscen1、Oscen2和Oscen3的cDNA均编码一个173个氨基酸的蛋白:OSCEN1与OSCEN2有96.5%的同源性;OSCEN1与OSCEN3有89.6%的同源性;OSCEN2与OSCEN3的同源性是88.4%。三个基因编码的蛋白与金鱼草Cen基因编码的蛋白和拟南芥Tfl1基因编码的蛋白都有约80%的同源性,它们同属于一个PEBP蛋白质家族,该蛋白家族在真核生物中有保守性。 RT-PCR结果显示Oscen1基因在水稻的各种组织中都表达,但RNA原位杂交实验未检测到Oscen1具有特异表达区域。同时,RT-PCR结果显示Oscen1是一个可变剪切的基因,其中第一种剪切方式得到的cDNA具有一个较长的读码框,可以编码正常的OSCEN1蛋白;第二种剪切方式得到一个短的cDNA,读码框只编码38个氨基酸。RT-PCR结果显示Oscen2在水稻的各种组织中都表达,但利用RNA原位杂交,可以发现Oscen2在水稻的特定器官和组织中表达:Oscen2在生殖生长时期的茎居间分生组织中有强的表达;在叶和茎的维管束里表达,在中胚轴、不定根原基、中胚轴和不定根原基相连的维管束中也有表达。RNA原位杂交结果显示,Oscen3基因在营养期和生殖期的叶原基的基部表达;在侧芽中的幼叶原基中也有很强的表达;另外在不定根原基的维管束中也表达。在各发育时期的顶端分生组织,以及枝梗原基和花器官原基中均未检测到Oscen1、Oscen2和Oscen3的表达。对Oscen1、Oscen2以及Oscen3时空表达模式的研究提示,它们的生物学功能很可能与水稻植株的基本结构,如茎节居间分生组织、叶原基和维管束等的发育有关,而与花序和花芽的发育无关。 利用转基因技术,在拟南芥和水稻中研究了Oscen1和Oscen2基因的功能。把Oscen1和Oscen2在拟南芥中异位过量表达,转基因拟南芥的表型与35S::TFL1转化拟南芥的表型类似,表明Oscen1和Oscen2是具有生物学活性的基因;也表明OSCEN蛋白与TFL1蛋白在生化功能上相当保守。 在水稻中得到了表型稳定遗传的Oscen1和Oscen2正义转基因植株。两种转基因植物的表型十分相似:植株矮化,节间长度都缩短,但节的数目增加;同时,抽穗时间推迟;剑叶变长、变宽;花序形态结构改变。转基因水稻的表型表明:1,Oscen1和Oscen2具有冗余的功能;2,Oscen2的功能与节间的居