论文部分内容阅读
生长素参与植物生长和发育的诸多过程，调控众多生理反应，在植物整个生命周期中自始至终发挥着调节作用，如根和茎的发育和生长、器官的衰老、维管束组织的形成和分化发育以及植物的向地和向光反应等。PIN家族的蛋白作为生长素输出载体在生长素极性运输过程中有着重要作用。PIN输出载体蛋白的亚细胞定位决定生长素的流向，也决定了组织中生长素的不对称分布。根瘤器官的形成需要侵染点细胞中生长素的积累。合适的生长素浓度和生长素作用是根瘤形成所必需的。研究表明，蒺藜苜蓿中有关PIN基因的沉默降低结瘤数目，表明在根瘤发育过程中需要有功能的生长素运输系统。目前关于互作微生物所直接影响的宿主植物生长素运输机制的分子元件的信息十分有限，因此，了解根瘤形成过程中生长素的定位、运输和积累，阐明极性生长素运输的分子调节机制，可为解析根瘤形成过程中生长素的动态分布提供新的途径。通过研究在根瘤发育过程中PIN蛋白的调节和定位，以及研究生长素输出载体蛋白PIN1是以怎样的方式调节根瘤发育，这为我们明确生长素与根瘤形成、生长和发育的关系提供了突破口。我们对于百脉根生长素输出载体基因PIN1的EMS诱变突变体uml接种根瘤菌，发现uml形成的根瘤数目减少。通过研究分析uml突变体进一步了解生长素与根瘤发育之间的关系。（1）共生表型的分析表明，uml的根瘤数目减少，同时发现主根变短，侧根数目减少，这些结果表明PIN1在根瘤发育过程中起着重要功能。（2）通过乙炔还原法测定uml的根瘤固氮酶活力，结果表明其根瘤的固氮酶活性比野生型植株明显下降。（3）通过发根转化含有PIN1基因启动子的载体，分析PIN1基因在根系和根瘤中的表达模式。GUS染色表明，PIN1基因的启动子在未接种和接种根瘤菌根系的中柱中表达，但在根尖的表达模式是不同的。接种根瘤菌前只有根尖部分细胞表达，接种根瘤菌后整个根尖都有启动子的表达。在整个根瘤都有其表达。（4）通过发根转化将含有PIN1基因的过表达载体转入到uml突变体中，能够使uml恢复至野生型植株的结瘤数目，这就表明uml突变确实是由于PIN1基因的突变造成。（5）PIN1是生长素输出载体，外源施加生长素以及生长素极性运输抑制剂分析对uml突变体结瘤的影响，研究表明uml突变体对生长素敏感，并且随着生长素浓度的变化结瘤趋势与野生型类似，uml对生长素极性运输抑制剂不敏感随着生长素浓度的变化结瘤趋势与野生型植株明显不同。（6）发根转化含有生长素响应报告基因的DR5::GUS，GUS染色表明在根瘤发育不同阶段生长素的变化。