茉莉酸調控水稻花器官發育分子調控網路的研究

《茉莉酸調控水稻花器官發育分子調控網路的研究》是依託上海交通大學，由袁政擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：茉莉酸調控水稻花器官發育分子調控網路的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：袁政
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

禾本科包含水稻、小麥等重要的農作物，該家族植物具有特異的花器官形態特徵，因其在生產中的重要性和形態發育上的多樣性，其器官起始、發育和形態建成的遺傳和分子調控機制的研究一直以來是植物學和育種學家的熱點研究領域之一。水稻花器官具有單子葉植物特有的形態結構，其發育正常與否直接影響到水稻後代的繁殖和種子的產量。本項目將在前期研究工作的基礎上，以JA生物合成代謝和信號傳遞異常突變體eg1-3和eg2-1D為研究材料，篩選eg1-3的回覆子並對回復調控基因的功能進行分析；利用酵母雙雜交技術篩選EG2/OsJAZ1基因的互作蛋白；利用RNAseq技術篩選OsJAZ1和OsMYC2的下游基因；利用CRISP等基因定點突變技術獲得osmyc2等JA回響下游基因突變體，以期系統地開展JA調控水稻生殖發育時期花器官原基起始和後期形態建成的分子調控網路，為深入研究JA信號調控網路的進化機制奠定基礎。

結題摘要

水稻花器官發育涉及小穗分生組織向花分生組織轉換，外稃、內稃、漿片、雄蕊和雌蕊等各輪器官原基起始和屬性建立，以及花分生組織有限生長等發育調控過程，受到複雜和精細的調控。我們前期的研究發現，茉莉素起到促進水稻小穗向花分生組織轉換的作用，但其具體的作用機制仍不是非常清楚。在本研究中，我們以OsJAZ1蛋白為研究入手點，深入分析了OsJAZ1蛋白Jas功能域N端degron序列介導茉莉素信號傳遞敏感性的分子機制；並進一步發現茉莉素抑制蛋白OsJAZ的Jas功能域的多態性在信號傳遞的穩定性、特異性和敏感性中發揮著重要的作用，為後續揭示其他OsJAZ蛋白促進花分生組織建立分子機制的研究奠定了基礎。我們還對OsJAZ1互作蛋白OsJMJ718的可選擇性多聚腺苷酸化轉錄產生的機制進行了初步探討，為進一步研究OsJMJ718如何參與花發育提供了研究材料。在下游調控網路方面，我們通過不同的方法篩選OsMYC2基因的突變體，並初步探究了OsMYC2基因在水稻中影響雄配子體傳遞的作用機制。我們還深入研究了茉莉素下游基因OsMADS1與其它MADS-box基因的蛋白互作、遺傳互作和分子調控關係，揭示OsMADS1具有特異的表達模式，可分別與OsMADS3、OsMAD58互作平衡花分生組織的活性。為了進一步深入研究茉莉素與其他激素如生長素的互作關係，我們建立了DR5:VENUS和DII:VENUS分子標記系統，可穩定和高靈敏的顯示水稻各發育過程中活性生長素的分布。以上研究內容部分已經整理髮表在Molecular Plant, Frontiers in Plant Science，植物學報等國內外學術期刊。並在植物生理學報、植物學報和生命科學等期刊發表研究綜述，系統綜述水稻花器官發育分子調控機制，特別是植物激素作用機制的研究進展。項目執行期間，培養博士生1名，碩士生6名，已發表受本項目資助研究論文9篇。