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Argonaute(AGO)是RNA诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISC)的主要组成蛋白,参与小RNA介导的基因沉默途径,能够对小RNA的靶基因进行表达调控。植物AGO蛋白家族中的AGO1主要结合siRNA(small interfering RNA)和miRNA(microRNA),参与调控植物多个组织器官的生长发育。拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtAGO1的生化功能和对植株生长发育的调控机制研究较为深入。水稻(Oryza sativa.L)AGO1家族包含4个成员,即OsAGO1a、OsAGO1b、OsAGO1c和OsAGO1d,它们均与AtAGO1同源。但目前水稻AGO1家族成员对植株生长发育的调控研究很少。水稻的良好株型是提高产量的关键因素,其中叶片和分蘖表型是决定株型的两个主要因素。因此,为了更好的对水稻株型进行改良,有必要对水稻叶片以及分蘖的发育调控机制进行研究。我们的前期研究发现,OsAGO1b过表达和RNAi植株表现出多个组织器官的发育缺陷。基于以上研究背景,本论文分析了水稻AGO1家族成员基因的时空表达模式以及各个成员过表达和RNAi植株的表型,并深入分析了OsAGO1b对水稻植株生长素分布及响应、叶片和分蘖发育调控的机制。本论文主要结果如下:(1)序列分析表明,水稻4个AGO1蛋白的PAZ和Piwi结构域与AtAGO1相似,暗示它们可能与AtAGO1的生化功能相似。系统进化分析表明,植物AGO1蛋白可分为3个类群,其中OsAGO1a和OsAGO1b所在的类群与AtAGO1亲缘关系更近,而OsAGO1c和OsAGO1d所在的类群是单子叶植物特有的一类AGO1蛋白。(2)在营养生长时期,水稻4个AGO1基因在较为幼嫩的组织中表达较低,但在成熟组织中表达较高。在花序中,OsAGO1b的表达随小穗的发育而降低,与其它3个成员不同。OsAGO1a、OsAGO1c和OsAGO1d的过表达和RNAi植株没有出现明显的表型变异。OsAGO1b过表达植株表现为卷叶和分蘖减少的表型;而OsAGO1b RNAi植株生殖发育受到影响,表现为小穗颖壳变大、部分小穗的上位护颖伸长、花药卷曲畸形、花粉育性降低和结实率降低。(3)OsAGO1b过表达植株从20 DAG(days after gemination)幼苗开始,叶片表现为向内卷曲和直立,同时叶片变短变窄,叶片的小维管束数目减少。细胞学观察发现,过表达植株叶片卷曲部位的部分维管束远轴面厚壁组织缺失,这可能是导致叶片内卷的主要细胞学原因。原位杂交结果显示,OsAGO1b在叶片中的表达不具有背腹面极性分布的特性。(4)OsAGO1b过表达植株中,控制水稻叶片厚壁细胞发育的SLL1和SRL2基因的表达量均有一定程度增加,说明OsAGO1b过表达植株叶片厚壁组织发育缺陷可能与SLL1和SRL2调控的厚壁细胞发育途径没有直接关系。过表达植株叶片中参与叶片发育的OSHB、ARF和YABBY家族多个基因的表达量上调,其中OSHB1和OSHB3的表达上调可能是造成叶片远轴面厚壁组织缺失的原因。另外,OsAGO1b过表达植株叶片中与叶片发育相关的miR166f和miR319b成熟体,以及TAS3-siRNA 5’-6D(+)和TAS3-siRNA 5’-7D(+)的表达水平降低。但OsAGO1b可能并不影响mi R166和miR319前体转录本的表达。(5)OsAGO1b过表达植株的根系生长和不定根发育受到抑制,而且根系中的生长素分布减少。OsAGO1b过表达幼苗对生长素敏感性增加,而OsAGO1b RNAi幼苗对生长素敏感性降低。营养生长期过表达植株叶片中的生长素含量降低。进一步研究发现,OsAGO1b过表达幼苗对生长素响应速度减慢,但对生长素的响应能力增强。生长素处理实验表明,OsAGO1b的表达在幼苗的地上部分不受生长素的影响,但在幼苗根系中,OsAGO1b表达量在生长素处理初期逐渐增加,但随着生长素处理时间的增加,表达量明显降低。(6)OsAGO1b过表达植株在营养生长期表现为单秆,植株成熟后分蘖数目明显减少;分蘖减少的原因是植株分蘖芽发育延迟,而且分蘖芽的生长受到抑制。原位杂交结果显示,OsAGO1b在野生型植株分蘖芽中的表达较低。DR5:GUS表达分析结果表明,OsAGO1b过表达植株分蘖芽中的生长素分布增加。(7)在OsAGO1b过表达植株分蘖芽表达谱芯片中,差异表达变化达2倍以上的基因有1001个,其中601个基因表达上调,400个基因表达下调。其中,参与基因转录调控、RNA代谢、细胞间信号传递和运输过程的基因表达发生明显变化。(8)在OsAGO1b过表达植株分蘖芽中,OsPIN1b和OsPIN9的表达量下调2倍以上。OsPIN1b和OsPIN9主要在幼嫩组织中表达,尤其在发育初期的分蘖芽中表达最高。OsPIN1b和OsPIN9 RNAi转基因植株分蘖生长正常,说明OsPIN1b和OsPIN9表达量的下调并不是导致OsAGO1b过表达植株分蘖芽生长受到抑制的原因,它们可能只影响了分蘖芽中生长素的分布。(9)在OsAGO1b过表达植株叶片和分蘖芽中,分蘖调控基因OsSPL14、D14和OsTB1的表达上调,这可能是导致植株分蘖芽和叶片生长延迟以及分蘖芽生长受到抑制的原因。另外,在OsAGO1b过表达植株分蘖芽中,miR156a、miR160a、mi R164a、miR166f、miR167a、miR319b、miR390、miR396a和miR444d成熟体表达量降低,而miR156的前体转录本pri-miR156a、pri-miR156g和pri-miR156j的表达水平均有一定程度的增加,说明OsAGO1b过表达能够抑制miRNA成熟体的积累,并能促进miR156前体的转录。(10)过表达OsAGO1b的日本晴、松粳、黄花占和安农均表现出单秆、卷叶的表型,与过表达OsAGO1b的ZH11植株相似,说明OsAGO1b调控分蘖生长发育的机制在籼稻和粳稻中是保守的。