脱落酸调控水稻幼苗初生根和地上部生长的研究

发布时间：2020-05-19 15:36

【摘要】：脱落酸(ABA)是重要的植物激素,在植物生长发育调控和胁迫应答中具有重要的作用。ABA参与许多生长发育过程包括种子的休眠、萌发和成熟,气孔关闭,叶片衰老,果实成熟,根系结构,幼苗生长和营养生长。然而,ABA调控水稻生长的分子基础不清楚。已有研究表明,在拟南芥中ABA通过调控生长素、乙烯、活性氧和Ca~(2+)来影响初生根的生长。在本研究中,我们利用ABA和yucasin(生长素合成途径关键酶YUCCA活性抑制剂)同时处理水稻幼苗,发现yucasin可以解除ABA对水稻初生根生长的抑制,揭示了ABA抑制初生根的生长依赖于YUCCA的活性。qPCR检测ABA处理后初生根中OsYUCCAs(OsYUCs)基因的表达水平,结果表明ABA诱导生长素合成基因OsYUCs的表达。GUS染色实验进一步发现ABA促进生长素在水稻根部的积累。为了深入探究YUCCA在ABA抑制初生根生长中的作用,我们利用ABA对osyuc突变体进行处理,发现osyuc8突变体对外源ABA的敏感性增加,这表明ABA通过OsYUC8调控水稻初生根的生长。原生质体的瞬时表达实验证实ABA诱导OsYUC8启动子的转录活性。OsYUC8的启动子分析显示启动子上存在OsbZIP的结合元件。进一步研究发现ABA处理后过表达OsbZIP46转基因水稻初生根生长所受到的抑制增加,osbzip46突变体初生根生长所受到的抑制减弱,其初生根的表型与osyuc8突变体相一致。qPCR结果显示OsbZIP46正调控OsYUC8基因的表达。以上结果表明ABA可能通过OsbZIP46正调控OsYUC8基因的表达,促进生长素的生物合成,从而抑制初生根的生长。赤霉素促进植物地上部生长,并拮抗ABA的抑制作用。有研究认为水稻OsPK1基因(编码细胞质丙酮酸激酶)的下调导致ABA/GA比值的变化,从而影响水稻的株高。本研究发现赤霉素处理的条件下,ABA对地上部生长的抑制作用被解除。此外,基因表达谱芯片的数据显示ABA处理能够引起赤霉素合成基因的下调表达。为了验证ABA和赤霉素的关系,qPCR检测ABA处理后赤霉素合成关键基因的表达水平,结果表明ABA能够抑制OsCPS1、OsKO2和OsSHB的表达。这些研究结果表明ABA通过抑制赤霉素的生物合成,进而抑制幼苗地上部的生长。综上所述,在水稻幼苗期,ABA通过促进生长素的生物合成抑制初生根的生长,通过抑制赤霉素的生物合成抑制地上部的生长。本研究对ABA、生长素、赤霉素调控水稻幼苗的生长的分子机制开展了初步探索,揭示了ABA可以通过信号传导影响生长素、赤霉素生物合成相关基因的表达从而影响水稻幼苗的生长发育。
【图文】：

初生根,水稻幼苗,根长,表型

图 2.1ABA 抑制水稻幼苗初生根的生长Figure 2.1ABAinhibits primary root growth of rice seedling照/10 h 黑暗条件下，，室温生长 3 d 的水稻幼苗初生根根长表型。露白的水稻种子，包括粳 HY)和籼稻(IR29、杨稻 6 号和珍汕 97)，播种在含有 0、0.1、0.5 和 1.0 μmol/LABA 溶液中的根长统计。统计结果是 30 株水稻幼苗初生根长度的平均值，误差线表示标准差 SD，三结果。4 h light/10 h dark, rice seedling primary root length phenotype at room temperature for 3 d. Geding japonica (Nipponbare, zhonghua 11 and Hwayoung) and indica (IR29, Yangdao 6 hao and ere sowed on 0, 0.1, 0.5 and 1.0 μmol/L ABA solution. B: Primary root length statistics of rice esults were the mean values of 30 rice seedlings primary root length and the error bars indicatedD. The similar results were obtained from three independent experiments.

初生根,水稻幼苗,表型,根长

图 2.2 YUCCA 活性抑制剂解除了 ABA 对水稻初生根的抑制作用ure 2.2 YUCCAactivity inhibitor relieves the inhibition of primary root elongation byABA/10 h 黑暗条件下，室温生长 3 d 的水稻幼苗初生根根长表型。露白的水稻种子，包括Y)和籼稻(IR29、杨稻 6 号和珍汕 97)，做以下四种处理：对照，0.5 μmol/LABA，5 μBA+5 μmol/L yucasin；B：水稻幼苗初生根的根长统计。统计结果是 30 株水稻幼苗初表示标准差 SD，三次独立实验得到相似的结果。 light/10 h dark, rice seedling primary root length phenotype at room temperature for 3 d. g japonica (Nipponbare, zhonghua 11 and Hwayoung) and indica (IR29, Yangdao 6 hao an treated with or without 0.5 μmol/LABA, in the absence or presence of 5 μmol/L yucasin.cs of rice seedling. The statistical results were the mean values of 30 rice seedlings primary indicated the standard deviation SD. The similar results were obtained from three independe 促进生长素的生物合成稻初生根的表型显示 yucasin 可以完全解除 ABA 对初生根的抑制作用，两种植物激素之间存在着某种联系。本文猜测 ABA 能够促进生长素的生观地反映 ABA 对生长素的作用，我们使用 50 μmol/L ABA 处理日
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511

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