论文部分内容阅读
水稻是一种极其重要的粮食作物,同时也作为一种模式植物受到了科学家的广泛研究。这些年,由于人口数量的不断增长,粮食生产面临着严峻的挑战,因此粮食产量的提高已成为一项重要的世界性的研究课题。这些年鉴定的水稻株型发育相关基因已经被广泛的运用到实际生产当中。本研究中,通过EMS（Ethylmethane sulfonate）诱变恢复系缙恢10号（WT）,发现了一个籽粒变宽且分蘖数变少的突变体。本实验室之前通过图位克隆及其测序分析将控制该性状的基因确定为一个新的等位基因REL2,将突变体命名为rel2-1,我们进一步对野生型WT和rel2-1进行农艺性状统计分析、籽粒灌浆速率及其葡萄糖与淀粉含量测定,表明REL2可能参与了植物发育的多种调控途径。我们通过RT-q PCR分析了调控籽粒、淀粉、分蘖相关基因转录水平的变化,发现REL2的突变显著地影响了它们的转录水平,之后又利用酵母双杂交系统筛选到了REL2互作蛋白GF14c（14-3-3蛋白）,GF14c作为一种生命中心代谢分子,在植株的发育过程中起非常重要的作用。因此,我们为了了解REL2在各激素途径中的角色,通过IAA/GA3/BR处理WT与rel2-1水稻根部,发现激素处理之后REL2的表达水平都出现了不同程度的变化。具体实验内容如下:1.表型及农艺性状分析通过对rel2-1进行农艺性状调查分析发现,与野生型WT相比,rel2-1叶片要更加浓绿,且分蘖数显著减少到4-6个。成熟期rel2-1籽粒的长度变短,宽度明显增加,且千粒重增加,同时株高也显著减低。2.分蘖相关基因的定量分析及组织学分析通过考察农艺性状发现,rel2-1的分蘖数显著减少,因此为了进一步了解REL2突变而引起调控分蘖相关基因的表达量的变化情况,我们利用RT-q PCR分析了分蘖相关基因的表达量,发现MOC1、MOC2、TAC1、TB1、D3的表达量都极显著下调,而IPA1、DLT、DTE1的表达量都显著或者极显著上调,同时通过观察分析发现,在水稻苗期野生型WT长出了3个分蘖芽,而突变体有2个,说明REL2在水稻分蘖发育过程中也起着非常重要的作用。3.籽粒灌浆速率的比较通过比较野生型WT和rel2-1的籽粒灌浆速率,发现随着时间的变化,rel2-1的灌浆速率逐渐高于野生型WT,在授粉后的第9天,rel2-1籽粒干重高于野生型WT,同时通过籽粒横切面发现,野生型WT横截切面基本为透明,而rel2-1籽粒的横截切面大部分为不透明状。4.籽粒相关基因及淀粉合成基因的定量分析对控制水稻籽粒大小和淀粉合成的相关基因定量分析发现,REL2的突变均不同程度的影响到了籽粒及其淀粉合成基因转录水平的变化,通过测定葡萄糖和淀粉含量发现,与野生型WT相比,突变体rel2-1的葡萄糖和淀粉含量都显著降低。5.REL2的表达模式及其亚细胞定位通过提取野生型WT与rel2-1植株各个部位的RNA,用RT-q PCR定量分析发现REL2在孕穗期叶片中表达量最高。构建亚细胞定位载体转化水稻原生质体后通过激光共聚焦显微镜观察发现REL2定位在细胞质膜上,REL2的超表达转基因植株也表明REL2蛋白定位在细胞质膜,同时发现REL2包含的Bzip结构域定位在细胞质中。6.酵母双杂交筛选及验证为了探索REL2的调控机理,我们通过酵母双杂交膜文库筛选体系找到了互作蛋白GF14c,并且进一步通过双分子荧光互补实验（BIFC）侵染烟草发现,REL2与GF14c为阳性互作子。7.激素响应分析利用激素处理野生型WT和rel2-1植株根部发现,REL2的转录水平随着时间变化在不同激素处理下都出现了不同的波动,说明REL2可能参与GA3、BR、IAA信号传导去调控水稻株型的发育。同时我们进一步比较了野生型WT与rel2-1植株中参与IAA、GA3、BR信号通路的相关基因,发现由于REL2的突变,引起参与以上激素途径相关基因的转录水平都出现了不同程度的上调或下调。