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脱落酸(abscisic acid,ABA)是调控种子休眠和萌发的主要植物激素。种子内源ABA含量和种胚对ABA的敏感性共同调控着种子休眠和萌发过程。课题组前期发现拟南芥IQM4参与ABA调控种子萌发过程,但其机制未知(萧文慧,2016)。本论文从以下五个方面开展研究:(1)分析拟南芥野生型Col和IQM4突变体种子休眠水平,并测定鲜种子内源ABA和GA3含量,旨在了解IQM4是否参与种子休眠调控;(2)采用RNA-Seq分析Col和iqm4-1种子转录组,旨在从转录组水平研究IQM4参与种子休眠和萌发调控;(3)利用RT-qPCR分析IQM4表达谱,旨在从转录水平探究IQM4发挥功能的场所;(4)利用RT-qPCR分析种子成熟转录因子、ABA合成代谢酶基因及ABA信号转导基因的表达量,旨在从转录水平分析IQM4调控种子休眠和萌发的机制;(5)构建p35S:IQM4-HA转基因植株,旨在为研究IQM4互作蛋白提供实验材料。主要研究成果如下:(1)与Col相比,缺失突变体iqm4种子ABA含量显著下降,但GA3无明显差异,过表达突变体种子ABA和GA3均无明显差异;未经低温吸胀处理的新鲜iqm4种子萌发率明显高于Col,过表达突变体与Col没有差异,经低温吸胀处理后所有种子萌发率一致。结果表明,IQM4通过影响ABA积累而调控种子休眠。(2)转录组的差异表达基因涉及ABA合成代谢与信号转导、GA合成代谢与信号转导、细胞壁结构组成、热激蛋白及热激转录因子等。(3)IQM4在拟南芥不同器官中均有表达,其中新鲜种子和干种子表达量最高;种子储存和低温吸涨及萌发后,IQM4表达量会不同程度地下降。(4)种子发育中期,IQM4缺失抑制了NCED6、NCED9、LEC1、LEC2、ABI3和ABI5的表达,促进CYP707A3表达;但IQM4过量表达抑制LEC1和LEC2表达。种子发育晚期,IQM4缺失抑制NCED6、NCED9的表达,IQM4过量表达增强了NCED3、NCED9、CYP707A2、CYP707A3、ABI4和ABI5的表达。结果表明,IQM4突变改变了发育种子ABA合成代谢及信号转导相关基因的表达水平,IQM4具有促进种子发育期ABA积累的作用。(5)ABA处理的iqm4-1幼苗中,ABA负调控因子WRKY40表达量显著提高,但是ABA信号负调控因子ABI2、HAB1与HAB2以及ABA信号正调控因子ABI5和SnRK2.2的表达则受到明显抑制;ABA处理的IQM4过表达突变体幼苗中,ABI5表达量显著提高。结果表明,IQM4正调控种子萌发过程中ABA的信号转导过程。(6)成功构建2个p35S:IQM4-HA纯合株系,为进一步研究IQM4互作蛋白提供实验材料。综上所述,拟南芥IQM4是通过促进种子内源ABA积累来调节种子休眠程度,通过抑制负调控因子WRKY40和促进正调控因子ABI5的表达来调控种子萌对ABA的敏感性。IQM4在种子休眠和萌发过程中发挥重要作用,是ABA信号途径的正调控因子,其具体的分子机制有待进一步研究。