擬南芥SRS5基因調控側根發育分子機制研究

《擬南芥SRS5基因調控側根發育分子機制研究》是依託武漢大學，由袁婷婷擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：擬南芥SRS5基因調控側根發育分子機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：袁婷婷
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

側根是植物根系的重要組成部分，在植物發育和環境適應中起重要作用。然而，側根並不能無限增殖，中柱鞘細胞中存在負調控因子抑制側根起始，生長素能解除其抑制作用從而促進側根發育，目前這類非激素途徑成員的側根發育負調控因子未見報導。我們篩選獲得擬南芥突變體rlr1，此突變體中SRS5過量表達，導致側根數量減少。SRS5功能缺失突變體srs5-2中側根數量增多，表明SRS5在側根發育過程中起負調控作用。同時，我們發現生長素抑制SRS5在側根中的表達。SRS5啟動子上具有ARF結合位點，暗示SRS5能夠被IAA/ARF介導的生長素信號調控。此外，我們發現SRS5能夠調控LBD16/29的表達，抑制側根起始。我們計畫深入分析SRS5調控側根發育的分子機理，本項目將明確SRS5為側根起始發育負調控因子，生長素通過其信號途徑抑制SRS5基因的表達，解除SRS5對LBD16/29的抑制作用，促進側根起始發育。

結題摘要

側根作為植物根系的重要組成部分，在植物發育和環境適應中起重要作用。已有研究顯示負責側根起始的中柱鞘細胞存在負調控因子來抑制側根起始，而生長素能通過其信號途徑解除其抑制作用而促進側根起始發育，但此類負調控因子未見報導。 本項目通過篩選突變體庫，獲得擬南芥突變體rlr1。在雌激素誘導下，此突變體中SHI基因家族轉錄因子SRS5過量表達，導致突變體側根及側根原基的數目和密度顯著減少。Pro35S:SRS5-GFP株系與rlr1表型一致，而SRS5基因插入失活突變體側根及側根原基的數目和密度均較野生型增多，表明轉錄因子SRS5為側根發育的負調控因子。利用UAS/GAL4株系，將SRS5基因特異在中柱鞘或早期側根原基中高量表達，結果顯示SRS5既抑制了側根的起始也抑制了側根原基發育。LBD16和LBD29是側根發育中重要的正調控因子。利用LBD16::GUS rlr1和LBD29::GUS rlr1株系，證明SRS5的過表達能顯著抑制 LBD16和LBD29的表達。ChIP和EMSA實驗證明SRS5能直接結合到LBD16和LBD29啟動子上。遺傳雜交顯示，srs5-2 lbd16， srs5-2 lbd29和srs5-2 lbd16 lbd29分別表現與lbd16，lbd29和lbd16 lbd29一致側根減少的表型，而35S::LBD16 rlr1和35S::LBD29 rlr1可以恢復rlr1側根減少的表型，表明SRS5應是通過直接抑制LBD16和LBD29來抑制側根發育。生長素能解除側根起始發育負調控因子的抑制作用而促進側根起始發育。ProSRS5:GUS報告株系顯示SRS5基因側根起始時即有表達，隨著側根原基的發育表達反而減弱。外源IAA處理，SRS5的表達顯著降低，而生長素對SRS5基因表達的抑制作用在生長素反應因子ARF7和ARF19的雙突變中被解除。ChIP-PCR實驗證ARF7和ARF19能與SRS5啟動子結合。遺傳實驗顯示生長素能夠通過ARF7/19介導的信號途徑，抑制SRS5的表達，從而促進側根的形成。 綜上所述，本項目明確證明SRS5為側根發育的負調控因子。SRS5通過直接結合LBD16和LBD29的啟動子降低其表達從而抑制側根發育。生長素能夠通過ARF7和ARF19直接抑制 SRS5的表達，從而解除SRS5的對側根發育的抑制。