一个受温度调控的水稻穗发育突变体

发布时间：2021-03-28 11:18

　　水稻穗发育是产量形成的基础。从粳稻品种‘武香粳9号’组织培养后代中筛选获得一份幼穗发育异常的突变体pdf1 （panicle development failure 1）。突变体pdf1能正常从营养生长向生殖生长转换,穗分化能正常起始,但随后穗轴基部细胞出现程序性死亡,引起穗发育停止。不同生长条件处理试验表明, pdf1突变性状受温度调控。转录组测序显示,差异表达基因主要参与DNA代谢过程、信号转导等生物过程,并定位于质膜和过氧化物酶体,其可能与信号刺激和过氧化物酶体等细胞通路的改变有关。 

【文章来源】：植物生理学报. 2020,56(10)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

水稻突变体pdf1及其野生型(WT)的植株形态特征

为此,在保持一致的光照条件下,对野生型和突变体pdf1进行不同温度处理。结果表明,高温处理的野生型能够正常抽穗,而突变体不能抽穗(图3-E);而常温对照条件下野生型和突变体植株相较于高温处理植株穗分化延迟约20 d,高温处理的野生型植株已经开花结实,而常温对照条件下野生型和突变体植株刚刚抽穗(图3-D)。这应该是低温对穗分化延缓的生理效应(姜树坤等2012;Sanchez等2014)。重要的是,常温对照条件下突变体没有出现穗坏死现象,其能够和野生型一样正常抽穗(图3-D)。由此说明,温度确实是影响突变表型产生的环境因素。2.3 突变体幼穗中差异表达基因分析

对差异基因进行生物通路KEGG富集分析,寻找差异表达基因最可能相关的生物通路。对差异表达基因显著富集的20条KEGG生物通路进行归纳分析,主要涉及合成和代谢、DNA处理、信号刺激和细胞器等通路(图5),这与GO分析结果相似。其中过氧化物酶体(ko04146)、植物激素信号转导(ko04075)和p53信号通路(ko04115)等生物通路的富集说明PDF1基因可能影响细胞信号通路基因差异表达,触发了过氧化物的过量积累,从而诱导细胞发生程序性死亡(Ali等2019)。在过氧化物酶体(ko04146)途径中,有24个基因上调表达,4个基因下调表达。其中涉及脂肪酸氧化作用的最多(11个),其次是过氧化物酶体生物合成(8个)。在植物激素信号转导(ko04075)途径中,有42个基因上调表达,20个基因下调表达,涉及生长素(28个)、细胞分裂素(3个)、脱落酸(15个)、乙烯(5个)、油菜素内酯(4个)、茉莉酸(6个)和水杨酸(7个)。在p53信号(ko04115)通路中,有4个基因上调表达,10个基因下调表达。其中涉及p53负向反馈的最多(7个),其次为细胞凋亡(5个)。上述结果暗示了pdf1突变性状产生的潜在分子机制。

【参考文献】：
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本文编号：3105467