《水稻轉錄因子OsMADS57參與硝酸鹽調控根系伸長的機制》是張亞麗為項目負責人，南京農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻轉錄因子OsMADS57參與硝酸鹽調控根系伸長的機制
- 外文名：Involvement of rice transcription factor OsMADS57 in nitrate-regulated root elongation
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張亞麗
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
理想的根系性狀是水稻高效吸收養分的基礎，根系發育和土壤氮供應關係密切。強烈的根際硝化作用使水稻根系處於銨、低濃度硝酸鹽營養中。目前硝酸鹽調控根系生長的研究集中在旱地作物，而硝酸鹽調控水稻根系生長的分子機制近乎空白。我們發現水稻MIKC型MADS-box轉錄因子MADS57的表達受硝酸鹽水平調控，低濃度硝酸鹽增強其表達。低硝水平下mads57突變體根系伸長被抑制，其機制並不清楚。以MADS57基因突變體和超表達材料為試材，研究不同氮處理下MADS57表達模式及根系回響，從細胞水平探討其根系伸長變化原因；研究硝酸鹽高親和轉運體基因表達，探明它們是否參與依賴於MADS57的低濃度硝酸鹽調控水稻根系伸長；採用pDR5::GFP等轉基因材料，研究獨角金內酯、生長素及相關基因變化，揭示獨角金內酯和生長素與MADS57調控根系伸長的關係，從生理和分子角度闡明MADS57參與硝酸鹽調控水稻根系伸長的機制。
結題摘要
理想的根系性狀是水稻高效吸收養分的基礎，根系發育和土壤氮供應關係密切。強烈的根際硝化作用使水稻根系處於銨、低濃度硝酸鹽營養中。目前硝酸鹽調控根系生長的研究集中在旱地作物，而硝酸鹽調控水稻根系生長的分子機制近乎空白。結果表明，水稻根系OsMADS57的表達部位在中柱，且表達受NO3-和NAA的誘導增強。與野生型水稻相比，0.2 mM NO3-處理下osmads57突變體種子根和不定根的伸長受到抑制；在5mM NO3-處理下野生型和突變體的根系差異不明顯。與野生型水稻相比，0.2 mM NO3-條件下osmads57突變體根系PINs家族基因均上調， [3H]IAA向根尖運輸增強，最終導致突變體根尖的生長素濃度顯著大於野生型水稻。外源處理生長素後野生型水稻種子根的長度回補到突變體種子根的長度，同時野生型水稻種子根根尖的DR5::GUS表達增強到和突變體相同的水平，這些結果表明突變體種子根長度的變化依賴於生長素的變化。 有意思的是，研究結果表明OsMADS57參與調控硝酸鹽從根系往地上部的運輸。與野生型相比，osmads57突變體傷流液往地上部轉運的硝酸鹽量降低31%，而超表達材料要高出野生型1倍。15N-NO3-的吸收試驗結果表明，與野生型相比，突變體材料15N在地上部/根系的分配比例下降40%，而超表達增加約40%。qPCR結果表明當0.2mM NO3-供應5分鐘時，與野生型水稻相比，突變體材料根系中柱特異表達的硝酸鹽高親和運輸蛋白基因OsNRT2.3a的表達顯著降低，降幅為66%；0.2mM NO3-供應60分鐘時，突變體材料根系其他三個NRT2家族基因的表達才顯著降低。酵母單雜研究結果表明，OsMADS57能結合到OsNRT2.3a啟動子區域。綜上所述，OsMADS57在硝酸鹽調控水稻根系伸長和硝酸鹽往地上部的運輸中發揮重要作用。
