水稻LAZY1抑制基因的鉴定及其功能研究

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作为世界上最重要的农作物之一,水稻产量对于世界粮食安全具有重要意义。分蘖角度是决定水稻株型的重要因素,分蘖角度过大或者过小均不利于群体产量的提高。因此,水稻分蘖角度的调控机理是发育生物学的重要研究内容之一,在育种实践中具有指导意义。  散生突变体la1是影响水稻分蘖角度的主要突变体之一。本论文主要目标是通过遗传学筛选获得散生突变体la1的抑制突变体(suppressor of la1,sols),并进一步克隆和研究抑制基因的功能。在所筛选到的抑制突变体中,sol1可以部分恢复la1的重力反应和分蘖角度,它对la1的恢复作用由一个隐性基因控制。我们以图位克隆的方法分离了SOL1基因,将其定位于第6号染色体约80kb的区间内。通过对候选基因进行测序以及分析转基因植株的表型发现SOL1编码一个F-box蛋白,与DWARF3(D3)等位。水稻原生质体实验表明SOL1蛋白定位于细胞核中。  D3属于独脚金内酯途径的信号组分,负责信号的接受及传递。通过图位克隆,我们发现sol7、 sol9和sol17分别在D17、D10和D27位点存在突变。双突变体的表型分析结果显示d14、d17和d27可以部分恢复la1的分蘖角度和la1苗期的重力反应。我们进一步发现,d3、d10、d14、d17和d27突变体在苗期的重力反应较野生型增强;外施独脚金内酯的人工活性类似物GR24可以降低植株的重力反应,而且GR24对重力反应的调控依赖于D3。上述结果表明独脚金内酯途径参与水稻分蘖角度和重力反应的调控。  生长素在重力反应中起关键作用。对幼苗进行重力刺激后,在幼苗基部沿重力方向的上下两侧OsIAA20的表达量存在差异;在sol1幼苗中重力刺激后OsIAA20在上下侧的表达差异增强,而GR24处理能够减弱重力刺激后OsIAA20在上下侧的表达差异,表明独脚金内酯途径可能通过生长素途径参与重力反应的调控。  综上所述,通过筛选la1的抑制突变体我们克隆了一个影响水稻分蘖角度的控制基因,进一步揭示了独脚金内酯在控制植物株型方面的新作用,为阐释独脚金内酯的作用提供了新线索。
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