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水稻种子的正常发育依赖于复杂的调控网络,转录因子在其中发挥了关键作用。MADS-box转录因子家族是植物生殖发育阶段的重要调控因子。研究发现一个水稻MADS家族的成员,MADS29,优先在子房和早期发育的种子中表达。进一步的RNA原位杂交显示MADS29在珠心和珠心突起处细胞的表达量最高。MADS29反义转基因植株(A-MADS29)的种子发育异常,具体表现为种子皱缩,灌浆速率降低,淀粉合成被抑制,淀粉粒形态结构异常。 原位末端凋亡实验和全基因组表达谱分析均证实A-MADS29植株种子的珠心和珠心突起处细胞的程序性细胞死亡过程(PCD)受到了抑制。进一步的研究发现,MADS29能够在体外直接结合1个半胱氨酸蛋白酶基因和2个NBS-LRR基因的启动子区的CArG-box顺式作用元件。这3个基因都是PCD过程的相关基因,可能调控了珠心和珠心突起处的PCD过程。另外,MADS29的表达水平受IAA和2,4-D的诱导,且A-MADS29中大量生长素响应基因表达的被下调,暗示生长素及其信号转导在母体组织的PCD过程中发挥了重要作用。 研究表明MADS29是一个调控水稻早期种子发育PCD过程的重要调控因子,IAA可能通过MADS29介导了这一过程。这些结果为水稻胚乳发育和种子灌浆的研究提供了重要线索。此外,MADS29的同源基因在单子叶植物大麦的珠心突起处也高表达,暗示着这类基因在单子叶植物种子发育过程中可能具有保守功能。