茉莉素調控水稻花分生組織發育分子機制的研究

《茉莉素調控水稻花分生組織發育分子機制的研究》是依託上海交通大學，由張大兵擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：茉莉素調控水稻花分生組織發育分子機制的研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：張大兵
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

茉莉素在植物病蟲害防禦和發育過程中都起著重要的作用。研究發現，茉莉素在不同植物生殖發育過程中具有特化的生物學功能；我們最近的研究結果顯示，茉莉素可以通過OsJAZ1-OsMYC2-OsMADS1信號通路促進花器官起始和分生組織發育，茉莉素合成酶突變體eg1-3和茉莉素信號通路抑制蛋白突變體eg2-1D（又叫osjaz1）花器官發育過程異常，產生稃片結構、分生組織轉換延遲。為深入研究茉莉素信號在水稻花器官發育的調控網路，本項目擬以eg2突變體為研究材料，利用Y2H和RNA-Seq數據，開展OsJAZ1分子調控網路的研究，通過CRISP基因定向突變、表達模式分析、遺傳學和分子生物學分析，深入解析OsJAZ1調控水稻花器官發育的分子機制；另一方面，利用CRISP基因定向突變技術，分析茉莉素與其他植物激素在花器官發育過程中的互作關係，深入解析茉莉素調控水稻花器官發育的分子網路。

結題摘要

越來越多的研究發現茉莉素是植物生長發育中重要的調控激素之一，而且不同的植物進化出不同的回響網路參與到生殖發育的調控過程中。擬南芥生殖發育過程中，茉莉素主要調控花葯的開裂；但茉莉素在玉米生殖發育過程中主要參與調控性別決定；我們的研究工作發現，茉莉素是水稻小穗正常發育的一個起始信號，茉莉素可通過調控E類基因如OsMADS1基因的表達促進小穗的正常起始。為進一步研究茉莉素調控水稻小穗發育發育的分子調控網路和進化機制，在本項目中，我們以茉莉素信號合成調控基因EG1/OsDAD1的突變體為材料進行EMS誘變，篩選獲得回復子並進行了輪迴雜交等遺傳學分析；以茉莉素信號傳遞抑制因子OsJAZ1/EG2為研究對象，通過分析RNA-seq測序結果篩選獲得了4個候選基因，這些基因可能參與水稻生長素信號傳遞過程，相關的研究為進一步研究茉莉素與生長素互作調控水稻小穗發育奠定了基礎；通過酵母雙雜交篩選，我們篩選獲得了6個與OsJAZ1互作的蛋白；利用CRISP基因組定向敲除技術，我們正在篩選這些候選的回響或互作因子的突變體。我們還篩選獲得了Osmyc2基因的突變體，這些工作為進一步研究茉莉素等植物激素調控水稻花分生組織發育分子作用網路奠定了基礎。在此基礎上，我們對目前茉莉素參與植物生殖發育的分子作用機制研究進展進行了總結，整理出擬南芥、西紅柿、水稻和玉米中茉莉素合成代謝和信號傳遞基因的調控網路，並對未來研究的方向進行了討論，如茉莉素如何受感應生殖發育信號、茉莉素調控網路快速分化的分子機制等問題。通過本項目的實施，我們發表了受本項目資助的SCI研究論文2篇，培養博士後1名，博士生4名，碩士生1名。