細胞特異性的生長素信號和植物根的生長發育

《細胞特異性的生長素信號和植物根的生長發育》是依託山東大學，由丁兆軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：細胞特異性的生長素信號和植物根的生長發育
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：丁兆軍
• 依託單位：山東大學

中文摘要

由極性運輸和局部合成共同促成的生長素的分布或濃度梯度在植物根的生長發育過程中起重要作用。然而，植物根系不同細胞中的生長素信號對植物根生長發育貢獻的大小，目前仍不清楚。但從最近的研究結果來看，無論是側根還是主根的生長發育，細胞特異性的生長素信號可能都起著至關重要的作用。為了系統而深入的研究細胞特異性的生長素信號及其調控的下游關鍵基因在植物根生長發育過程中的作用機理，我們以擬南芥為材料，通過構建UAS-VPIAA17(模擬增強的生長素信號)和UAS-IAA17mII（模擬減弱的生長素信號） 轉基因系，分別和細胞特異性的GAL4 activator lines （包括表皮，皮層，內皮層,中柱鞘或中柱等特異的activators）雜交，並結合遺傳學、流式細胞儀篩選技術、轉錄組學、細胞學和分子生物學等分析技術，以闡明細胞特異的生長素信號及其調控的下游關鍵基因參與植物根系生長發育的分子調控機制。

結題摘要

儘管圍繞生長素如何調控植物根系生長發育的研究近年來進展很快，一系列參與介導生長素調控根系生長發育的重要功能基因相繼被鑑定出來。從目前的研究結果來看，由極性運輸和局部合成共同促成的生長素的分布或濃度梯度在植物根系的生長發育過程中起著至關重要的作用。然而，植物根系不同組織乃至不同細胞中生長素信號對植物根生長發育貢獻的大小，目前仍不清楚。為了系統而深入的研究細胞特異性的生長素信號及其調控的下游關鍵基因在植物根生長發育過程中的作用機理，我們以擬南芥為材料，通過構建UAS-VPIAA17(模擬增強的生長素信號)和UAS-IAA17mII（模擬減弱的生長素信號）轉基因系，分別和細胞特異性的GAL4 activator lines （包括表皮，皮層，內皮層,中柱鞘或中柱等特異的activators）雜交，並進行表型分析。結果發現，特異的降低表皮， 皮層，內皮層，中柱鞘及中柱的生長素信號，會導致植物根生長的嚴重被抑制，而且成熟植物不能正常存活或繁衍後代；相反，假如我們特異的增強表皮， 皮層，內皮層，中柱鞘及中柱的生長素信號，植物則相對正常生長，但根的生長也明顯的被抑制。細胞學分析表明，抑制根不同細胞層的生長素信號導致的根伸長減慢的表型是由於細胞分裂和細胞膨大被抑制引起的；而增強根不同細胞層生長素信號導致的根伸長減慢的表型主要是由於細胞分裂被抑制引起的；與之對應，特異的抑制根不同細胞層的生長素信號會嚴重影響根上細胞分裂及細胞壁編碼基因的表達。通過特異的在根不同細胞層表達生長素合成編碼基因YUC4分析發現，特異的增加生長素在表皮，皮層和內皮層的合成，能夠顯著抑制根的生長，但特異增加生長素在中柱鞘和中柱的合成，對根的生長沒有明顯的影響，而且我們的研究也表明，很可能在中柱鞘和中柱的過量合成的生長素，能夠被運走，從而具有更強的緩衝能力。