生長素對氣孔發育的調控機制研究

《生長素對氣孔發育的調控機制研究》是樂捷為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生長素對氣孔發育的調控機制研究
• 項目類別 ：面上項目
• 項目負責人 ：樂捷
• 依託單位 ：中國科學院植物研究所

結題摘要

氣孔是調節植物體內外氣體交換的重要表皮結構，近三十年的研究發現氣孔的發育受到嚴格的體內遺傳和體外環境因子的調控。氣孔的形成涉及到細胞命運、分化、細胞周期等多種生命進程，而生長素又是極具流動特性的一類激素，但是在此以前，對於生長素是否參與氣孔的發育還沒有明確的結論。本項目圍繞著生長素是否調控氣孔發育這一基本問題展開。首先，我們利用螢光蛋白標記結合顯微定時照相技術，對氣孔發育整個過程中生長素信號輸入和輸出進行了跟蹤，建立了氣孔發育過程中生長素的動態變化模式。即在氣孔發育前期生長素回響保持在較高的水平，在氣孔發育後期降低。同時我們也生長素運輸載體PINFORMED（PIN）蛋白的表達水平與生長素水平向對應也出現動態變化，用抑制劑處理或突變體，我們發現PIN所調控的生長素運輸參與氣孔分布格局和發育進程。在氣孔發育後期人為的增加了生長素的濃度，導致保衛細胞發生冗餘細胞分裂異常。本項目的研究結果確定了生長素運輸和信號途徑參與調控氣孔發育，並建立的動態變化模式，有助於人們更深入地了解生長素對氣孔發育調控途徑。

項目摘要

氣孔是調節植物體內外氣體交換的重要表皮結構，近三十年的研究發現氣孔的發育受到嚴格的體內遺傳和體外環境因子的調控。在GNOM（ARF－GEF）突變體表皮中所發現的氣孔簇和氣孔世系細胞生長素異常積累，暗示著生長素可能參與了氣孔發育的調控。由於氣孔的形成涉及到細胞命運、分化、細胞周期等多種生命進程，而生長素又是極具流動特性的一類激素，目前對於生長素是否參與氣孔的發育還沒有明確的結論。本項目利用螢光蛋白標記和活體顯微攝像，跟蹤氣孔世系細胞中生長素水平的動態變化，摸清載體蛋白對生長素濃度梯度和階段性變化的影響。進而探討生長素信號轉導途徑與氣孔發育調控基因的交叉關係，生長素對氣孔發育中細胞分裂種類、頻率和位置的調控途徑，及可能存在的生長素反饋調控方式。進而勾畫出生長素對氣孔發育進行精細調控的動態模式圖，為通過表皮功能調控來提高作物對水分利用和碳同化的效率、增加抗逆能力提供新的理論依據和手段。