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ZTL、LKP2以及FKF1作为一种蓝光受体被发现。它们编码的蛋白质具有LOV结构域、F-box结构域及Kelch repeat结构域,因此被称为LFKs家族。在拟南芥中,LFKs作为SCF复合体的组分,通过多泛素化介导的26S蛋白酶体降解途径参与开花期和生物钟的调控过程。OsZTL1和OsZTL2是水稻中LFKs基因家族的成员,分别是拟南芥ZTL和LKP2的同源基因。但是,水稻中的OsZTL1和OsZTL2的功能未知。为了研究它们的功能,我们利用RNA干涉技术,构建了OsZTL1和OsZTL2表达水平下调的转基因材料,深入研究了OsZTL1和OsZTL2的功能及其作用的分子机制。主要的研究结果如下:1.水稻中OsLFKs家族与拟南芥LFKs高度保守。通过生物信息学的方法,找到水稻中的LFK基因,即OsZTL1、OsZTL2和OsFKF1。通过氨基酸序列比对发现,OsLFKs与拟南芥LFKs具有高度的保守性,它们都具有LOV,F-box以及Kelch repeat结构域。2.水稻OsZTL1和OsZTL2与拟南芥LFKs功能存在差异。为确定OsZTL1和OsZTL2是否与拟南芥LFKs具有相似的功能,将OsZTL1和OsZTL2转化到野生型拟南芥以及突变体ztl-4、fkf1-2中,并观察表型。结果表明,OsZTL1和OsZTL2不能引起拟南芥开花期的变化。因此OsZTL1和OsZTL2与拟南芥LFKs功能存在差异。3.OsZTL1和OsZTL2的表达模式分析。荧光定量RT-PCR的结果表明,OsZTL1和OsZTL2在各个器官中都有不同程度的表达,在叶片和叶鞘中的表达水平最高。它们在水稻的整个发育时期都具有较高的表达水平。此外,OsZTL1和OsZTL2的表达都具有节律性。4.OsZTL1表达水平下调导致水稻半矮化,单株产量降低。为研究OsZTL1在水稻中的作用,构建OsZTL1的RNA干涉转基因材料。表型观察发现,转基因株系没有表现出开花期的变化;但是,表现出株高变矮,茎的细胞长度减小,穗长变短,结实率下降,籽粒厚度减小,千粒重降低,最终导致水稻单株产量下降。5.外施赤霉素能够恢复OsZTL1 RNA干涉转基因株系的矮化表型。OsZTL1表达水平下调可能通过影响内源赤霉素的含量,导致株高变矮;外施赤霉素的试验结果表明,通过外施赤霉素的方法可以使转基因株系幼苗株高恢复到正常水平。6.OsZTL1参与赤霉素生物合成的调控。为了确定OsZTL1的作用机制,检测OsZTL1RNA干涉转基因株系与野生型的赤霉素合成及信号转导相关基因的表达水平。结果表明,OsZTL1表达水平下调不影响赤霉素信号转导相关基因表达的水平;但是,导致赤霉素合成相关基因OsCPS1、OsKS1、OsGA13ox2、OsGA20ox1的表达水平下调,最终导致水稻矮化。7.OsZTL1具有转录激活活性。利用酵母双杂交系统,分析OsZTL1是否具有转录激活活性。结果表明,OsZTL1具有转录激活的活性,这种活性主要是由LOV结构域提供的。8.OsZTL2表达水平下调导致水稻单株产量下降。本研究发现,OsZTL2的RNA干涉转基因株系在开花期、株高、分蘖上都没有明显变化;但是穗长、结实率以及籽粒的厚度都极显著的降低,最终导致水稻单株产量降低。综上所述,本研究利用反向遗传学的方法,研究了OsZTL1和OsZTL2调控水稻株高和产量的机制,并对其可能参与的信号途径进行探索,为进一步揭示水稻OsLFKs家族的功能,丰富水稻株高、产量、以及赤霉素调控网络,奠定了基础。