《水稻轉錄因子OsWRKY1在維持磷素動態平衡過程中的功能研究》是顧冕為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水稻轉錄因子OsWRKY1在維持磷素動態平衡過程中的功能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：南京農業大學
- 項目負責人：顧冕
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磷是土壤中植物生長發育的主要限制因子之一。植物在進化過程中形成了一套適應低磷環境的機制。作為在轉錄水平的基因表達調控因子，轉錄因子發揮著關鍵作用。申請人前期工作中篩選到了水稻 WRKY 家族缺磷回響轉錄因子基因，將其命名為 OsWRKY1，初步結果顯示該基因可能通過調控下游磷吸收轉運相關基因以維持水稻的磷素動態平衡。此外，我們發現該基因亦顯著影響水稻的生長發育過程。本項目擬利用已經獲得的OsWRKY1過量表達和突變體植株，同時採用生物信息學分析、基因晶片、ChIP和EMSA等手段篩選出受OsWRKY1直接調控的下游基因，明確OsWRKY1在維持水稻磷素動態平衡過程中的功能及其作用機制。本研究有望闡明水稻中首個參與維持磷素動態平衡的WRKY家族轉錄因子的生理功能及其分子機制，為培育磷高效作物提供候選基因。
結題摘要
磷是土壤中植物生長發育的主要限制因子之一。植物在進化過程中形成了一套適應缺磷脅迫的機制。作為在轉錄水平的基因表達調控因子，轉錄因子發揮著關鍵作用。本項目以水稻中一個回響磷信號的轉錄因子基因（暫命名為OsWRKY1）為對象，研究了其在維持磷穩態和信號轉導過程中的功能及分子機制，同時對該基因在水稻地上部株型和根系構型中的調控功能也進行了研究，獲得的主要結果如下：（1）OsWRKY1的過量表達導致在正常供磷條件下植株地上部磷的積累與野生型植株相比顯著提高，而在根部磷的積累沒有變化；在低磷條件下，過量表達植株的磷積累也沒有改變。此外，將OsWRKY1在擬南芥中過量表達亦可導致轉基因植株地上部磷積累的增加，表明該基因在雙子葉植物和單子葉植物的進化中可能是保守的。（2）RNAi技術構建的OsWRKY1沉默植株中磷積累沒有變化，而通過CRISPR-Cas9體系構建的9個獨立株系突變體中，有4個株系顯示出磷積累的增加，而其餘5個株系的磷積累沒有變化，可能是由於WRKY家族中其他參與維持磷穩態的成員被非特異突變所致。（3）雖然OsWRKY1過量表達植株的地上部磷積累顯著增加，但並未檢測到磷酸鹽轉運蛋白基因表達的變化，表明OsWRKY1可能調控其他未知的具有磷轉運活性的基因，亦或直接調控一個下游基因並由該基因在轉錄後水平（如翻譯水平、翻譯後水平）調控磷轉運蛋白的豐度或活性。（4）OsWRKY1過量表達植株與野生型相比株高顯著降低，且葉片夾角增大，主根長度增加。其地上部表型與生長素信號途徑中的關鍵轉錄因子基因OsIAA1的過量表達植株極為相似，且OsWRKY1過量表達植株中包括OsIAA1在內的數個生長素途徑相關基因的表達均發生改變。此外，OsWRKY1對株型和根系構型的調控是獨立於供磷水平的，表明OsWRKY1可同時參與維持磷穩態和調控株型兩個相對獨立的途徑。本研究為進一步完善作物磷信號調控網路及闡明其與其他途徑的互動作用提供了新的證據，並為培育磷高效作物提供了候選基因。
