OsTUA2對水稻側(cè)根原基發(fā)育的功能研究.pdf

1、植物根系從土壤中吸收水分和養(yǎng)分，感知生物或非生物脅迫。側(cè)根是主根與不定根上形成的分支結(jié)構(gòu)，是植物根系的重要組成部分。本實(shí)驗(yàn)室對水稻EMS突變體庫進(jìn)行篩選，發(fā)現(xiàn)了三個(gè)根系發(fā)育缺陷突變體，經(jīng)前人研究證實(shí)，這三個(gè)突變體都是由位于第11條染色體上的一個(gè)編碼α-微管蛋白基因Os TUA2的突變引起。本研究利用該系列突變體為研究材料，根據(jù)其側(cè)根發(fā)育缺陷，主根和不定根變短的表型，從細(xì)胞生物學(xué)的角度對Os TUA2基因在根系發(fā)育中的功能進(jìn)行研究。研究結(jié)

2、果總結(jié)如下：
　　 對轉(zhuǎn)基因獲得Ostua2的回復(fù)株系經(jīng)分子和表型鑒定證實(shí)突變體表型是由Os TUA2突變造成。在野生型中超表達(dá)Os TUA2未引起其它表型變化。
　　 Os TUA2啟動子融合GUS表達(dá)載體在轉(zhuǎn)基因植株中的表達(dá)模式表明，Os TUA2基因在植株的穎苞、內(nèi)稃、花粉、莖、葉維管束中均有表達(dá)；在根中，Os TUA2基因的表達(dá)集中在分裂旺盛的組織如根尖、側(cè)根原基、根的外皮層細(xì)胞(厚壁細(xì)胞)和維管組織中。此外Os

3、TUA2在細(xì)胞內(nèi)與MAP4共定位，表明OsTUA2參與了微管的形成。
　　 Ostua2突變體根細(xì)胞的伸長受到明顯的抑制。突變體的主根分生區(qū)細(xì)胞分裂并未受到影響，但是周質(zhì)微管在分生區(qū)和伸長區(qū)的排列發(fā)生改變，表現(xiàn)為微管扭曲和分布不均勻，突變體主根細(xì)胞伸長受到影響可能是由周質(zhì)微管的排列變化引起的。
　　 Ostua2突變體側(cè)根原基中的細(xì)胞分裂發(fā)生混亂，細(xì)胞膨大及細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，形成不完整的細(xì)胞壁，出現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)多核的現(xiàn)象。這表明

4、側(cè)根原基的細(xì)胞在分裂末期發(fā)生缺陷，從而影響新細(xì)胞壁的合成。
　　 Ostua2突變體在側(cè)根原基處發(fā)生木質(zhì)素的異位沉積，推測側(cè)根原基細(xì)胞已經(jīng)停止生長，突變體側(cè)根維管束細(xì)胞分化異常，提前結(jié)束了細(xì)胞周期過程，致使側(cè)根原基細(xì)胞提前進(jìn)入生理衰老。
　　 生長素信號報(bào)告基因DR5:GUS在突變體中的表達(dá)降低，尤其是在側(cè)根原基項(xiàng)端的生長素“熱點(diǎn)”區(qū)域。通過生長素測定，證實(shí)突變體根尖生長素濃度比野生型(WT)要低。突變體對外源施加生長素

5、敏感性降低。側(cè)根原基頂端生長素濃度的降低不排除是由于突變體側(cè)根原基木質(zhì)化導(dǎo)致生長素的運(yùn)輸受到抑制而引起的。
　　 Ostua2突變體根伸長受到低磷脅迫的特異誘導(dǎo)，并且在低磷脅迫時(shí)，突變體中低磷脅迫特異誘導(dǎo)的基因：OsIPS1、OsIPS2的表達(dá)下降，Os TUA2基因的超表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株的根系受低磷誘導(dǎo)的程度小于WT，表明Os TUA2可能參與調(diào)控磷信號系統(tǒng)。突變體在低磷脅迫時(shí)體內(nèi)細(xì)胞分裂素有效成分含量相對于正常供磷增加，表明Os