OsMADS6、OsMADS32和REP1基因相互作用调控水稻内稃发育机理的研究

作     者：张亮 

作者单位：四川农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄乾明;袁政

授予年度：2013年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 0901[农学-作物学] 090102[农学-作物遗传育种] 

主      题：水稻 内稃 OsMASD6 OsMADS32 REP1 基因互作 

摘      要：水稻是全球上最重要的粮食作物之一,其花器官(生殖器官)的发育直接影响水稻的产量,花器官发育时期也是农业生产中提高产量的关键时期。在单个水稻花器官中,其外轮器官(内外稃)可以保护内轮生殖器官免受病虫害以及为其提供糖类等营养。因此,对水稻花器官发育,特别是单子叶植物特有的外轮器官(内外稃)发育分子调控机理的研究具有重要的理论和实际应用意义。通过正反向遗传学的方法,近年来有不少水稻花器官发育分子调控机理的研究被报道,但关于水稻内外稃的属性决定和后期形态形成的分子机理的研究仍然较少。我们实验室前期通过正向遗传学的方法获得了三个参与调控水稻内稃发育的关键调控基因,分别是TGP类转录因子RETARDED PALEA1 (REP1),以及MADS-box类基因OsMADS6和OsMADS32。前期的研究结果表明OsMADS6、OsMADS32、REP1在内稃属性决定上起重要作用。。但这些基因是否有遗传或分子水平的相互作用,在内稃原基发育和后期形态建成过程中如何协议,共同调控正常的发育过程等生物学问题仍不清楚。本论文主要以0smads6、osmads32和 repl三个突变体为研究材料,通过遗传学和分子生物学的方法研究OsMADS6、OsMADS32、和 REPl基因在调控水稻内稃发育中的具体作用机制,得到以下主要研究结果：1.观察osmads6/Osmads32、osmads6/repl双突变和osmads 6/osmads3-2/repl三突变体内稃发育的过程。结果显示无论在单突变体及双突变体中或者三突变体中,内稃属性均发生转化,内稃维管束,边缘mtp结构等内稃属性均像osmads6单突变体,表明在内稃属性建成中,OsMADS6位于OsMADS32和RE pl基因的遗传学上游。在内稃形态建成,即后期细胞分裂分化发育过程中,内稃表皮细胞形态均像osmads6单突变体表型。这些结果暗示OsMADS6在决定内稃发育上具有更具重要的作用。2.通过QRT-PCR及mRNA原位杂交实验,进一步分析了三者基因水平的调控关系。结果表明：OsMADS6、 OsMADS32和REP1在调控内稃早期属性决定及后期形态建成上的调控机理不同。在水稻小花发育早期(内稃起始),OsMADS32基因可能抑制OsMADS6基因转录来调控内稃属性决定;OsMADS6可能通过促进REP1的表达来调控内稃属性决定;OsMADS32可促进REP1的表达来调控内稃属性决定。在内稃后期发育中,OsMADS6可通过抑制OsMADS32的表达,同时促进REP1表达来调控内稃后期的形态建成;OsMADS32可促进OsMADS6及REP1表达调控内稃后期形态建成;REP1可抑制OsMADS6表达来调控内稃后期形态建成。3.通过双酵母杂交实验,研究了这三个基因在蛋白水平上互作关系,结果表明：在酵母双杂交实验体系中,OsMADS6可以与OsMADS32蛋白互作,OsMADS6可以与REP1互作,但OsMADS32与REP1并没有检测到蛋白互作。暗示OsMADS6可能与OsMADS32和REP1可形成蛋白复合体来调控内稃发育。