ABA調(diào)控擬南芥根系形態(tài)建成突變體raal-1的表型分析與基因克隆.pdf

1、植物的根系以其相對簡單的結(jié)構(gòu)和極其復雜的構(gòu)型成為研究植物發(fā)育可塑性的良好材料，也成為研究ABA作用機理的新模型。ABA是一種活潑而復雜的植物激素，不僅調(diào)控了植物體內(nèi)許多重要的生命活動，還廣泛參與各種生物和非生物脅迫的應答反應。有關(guān)激素調(diào)控根系形態(tài)建成的研究主要集中在生長素方面，而對于ABA在根系生長發(fā)育過程中的作用則研究較少。盡管遺傳及分子研究已經(jīng)揭示了ABA在根尖分生組織的形成及生長中具有重要作用，但具體的調(diào)控機制還有待完善。因此我們

2、設(shè)想采用反向遺傳學的手段來研究ABA在植物根系建成中的作用。
　　 我們用ABA篩選到了一株EMS誘變的主根短、側(cè)根少的擬南芥根系建成突變體，命名為rαα1-1(root architecture in response to ABA)，該突變體表型為主根短，側(cè)根少。研究表明：外源ABA可以部分恢復突變體rαα1-1在根系構(gòu)型方面的缺陷，使其主根長度和側(cè)根數(shù)目接近于野生型。通過分析不同因子處理對根系構(gòu)型的影響，發(fā)現(xiàn)干旱脅迫、氧化

3、脅迫及各種激素處理下突變體的根構(gòu)型變化與野生型(wide tipe，WT)無明顯差異。這說明突變體rαα1-1的根系構(gòu)型對ABA的反應是相對專一的。而我們還發(fā)現(xiàn)外源高濃度的葡萄糖處理卻能恢復rαα1-1在主根和側(cè)根方面的表型缺陷，這暗示：葡萄糖可能參與了ABA對擬南芥根構(gòu)型的調(diào)控。萌發(fā)、失水、紅外等ABA經(jīng)典反應的研究表明：突變體在正常生長狀態(tài)下萌發(fā)比WT遲緩，失水速率比WT快，葉面溫度比WT低。這些現(xiàn)象顯示：RAA1基因突變后突變體中

4、各種受ABA調(diào)控的生理反應均受到了影響。此外，研究還發(fā)現(xiàn)突變體植株的顏色比WT淺，呈黃綠色。這一系列的表型為我們分析突變體的遺傳背景及圖位克隆材料的獲得提供了可靠的依據(jù)。
　　 同交實驗表明：rαα1-1為單基因隱性突變體。圖位克隆結(jié)果表明：突變體rαα1-1的各種表型是由于基因編碼區(qū)225 bp處的堿基突變導致蛋白的合成提前終止所致。突變基因RAA1編碼了一個假尿嘧啶合酶，該酶定位在葉綠體及其他質(zhì)體中，不僅催化了RNA特定位點

5、處尿嘧啶的異構(gòu)化，還參與rRNA的正確剪切與加工。鑒定獲得了與rαα1-1表型一致的T-DNA插入純合突變體rαα1-2，進一步證明了突變體的表型是由ATRAA1基因突變引起的。我們還構(gòu)建了超表達載體，利用農(nóng)桿菌介導的轉(zhuǎn)化法進行擬南芥花序的浸染轉(zhuǎn)化實驗，轉(zhuǎn)基因材料的獲得將有助于更好的闡明基因的功能。
　　 本實驗說明ABA參與調(diào)控了突變體rαα1-1的根系構(gòu)型，并且該過程可能有糖信號的參與。突變體rαα1-1是單基因引起的隱性突