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本文从以下两个章节展开了论述: 第一章 NAC家族转录因子OsNA C2介导赤霉素信号通路参与调控水稻株高和开花时间 NAC家族转录因子是植物特有的一类转录因子家族,目前对该家族功能的研究主要集中在形态发育和逆境胁迫方面。本研究从水稻中克隆获得到OsNAC2基因,在水稻中过表达OsNAC2基因,发现T3代过表达转基因植株较野生型水稻开花时间延迟5d,并表现出株高变矮、穗长变短,以及结实率降低的表型。芯片分析的结果表明,转基因株系中参与赤霉素合成的基因OsKO2的表达量下降,抑制赤霉素生物合成的基因OsEATB和负调控赤霉素信号通路基因SLRL的表达量升高。过表达OsNAC2的转基因株系对赤霉素的响应明显减弱。通过高效液相色谱分析赤霉素含量发现,过表达株系中OsKO2的产物GA53含量明显下降,但活性赤霉素GA1的含量没有明显变化。因此,OsNAC2主要是通过影响赤霉素信号响应过程而非改变活性赤霉素含量而影响水稻的株高的。分析过表达株系中已知参与花期调控的赤霉素信号通路中的基因表达量,发现OsMADS50和RFL的表达在过表达株系中没有明显的变化,与开花直接相关的Hd3a在过表达转基因水稻中的表达量明显下降,因此OsNAC2可能通过影响RFL下游基因的表达,而抑制Hd3a的表达,表现出开花延迟。 同时,异源过表达OsNAC2的拟南芥株系也表现出对赤霉素的响应变弱、种子萌发延迟、生长滞后、开花延迟和由花丝变短而造成不育的表型。转基因株系中GAI和RGL的表达量明显高于野生型。 本研究通过对水稻NAC家族成员OsNAC2在两种转化宿主中的表达与功能鉴定,表明该基因通过介导赤霉素信号通路影响了水稻的株高和开花时间。 第二章 ANAC092在根发育中的功能研究 克隆获得拟南芥中NAC家族转录因子ANAC092,发现该基因在拟南芥萌发1-3d的根冠柱细胞中表达,并受到IAA的显著诱导。过表达该基因发现转基因株系的根长变短,变短原因主要是由根尖分生区的长度变短造成,根尖结构没有明显差异。将过表达株系的纯合体株系与转基因报告系DR5∷GFP和CycB1∷GUS杂交,杂合体根尖的GFP的荧光强度降低,GUS的染色变浅,表明过表达ANAC092的转基因株系根尖的生长素浓度降低,细胞分裂减弱。通过ANAC092的启动子序列的生信分析表明ANAC092启动子序列中含有CycB1启动子中激活细胞进入M期的关键结合元件。同时,还发现过表达株系根中生长素运输载体A UX1,PIN1和PIN2的表达量在根发育第2-4d的明显变化,与ANAC092在根关中表达的时间吻合。因此,ANAC092很可能通过生长素信号通路,改变生长素运输载体的表达量,降低根尖正常生长素浓度,最终竞争性抑制CycB1的表达而造成根尖分生组织的减少,根长变短。