ABA調控玉米灌漿速率的分子機制

《ABA調控玉米灌漿速率的分子機制》是胡育峰為項目負責人，四川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：ABA調控玉米灌漿速率的分子機制
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：胡育峰
• 依託單位：四川農業大學

項目摘要

灌漿期作物籽粒中ABA能促進澱粉合成相關酶基因的表達，增加澱粉合成相關酶的活性，最終促進作物灌漿速率，長期以來人們對其中的分子機制並不了解。前期研究中我們發現，ABA能通過誘導玉米胚乳中ABI4基因的表達，然後ABI4蛋白與 zsS1啟動子中的CACCG motif相結合促進zsS1基因的表達。對突變體的研究證明，玉米籽粒中與澱粉合成相關的酶類基因有Sh2、Bt2、Bt1、zsS1、Su2、Du1、Wx、Ae、Su1和Isa2等10個，對這10個基因啟動子的分析發現，這些啟動子中都存在ABI4蛋白的結合基序，因此ABA很可能也通過ABI4蛋白對這些基因的表達進行調控。本項目將在此基礎上，分析玉米胚乳中ABA對其它9個澱粉合成關鍵基因表達的誘導，同時結合瞬時表達、定點突變、EMSA以及轉基因過表達或基因敲除等技術，分析ABI4蛋白在這其中的作用途徑，揭示ABA促進作物灌漿速率的分子機制。

結題摘要

灌漿速率是作物重要的農藝性狀之一，提高籽粒灌漿速率在玉米生產上具有重要意義。作物籽粒灌漿過程中ABA含量對灌漿速率具有重要調節作用，本研究以ABA信號通路中的轉錄因子ABI4為對象，對ABI4蛋白在玉米灌漿過程中的作用和其調控的分子機制進行了分析。主要研究結果如下： 1.克隆玉米ABI4基因並連線到pCAMBIA1305.1載體，通過根癌農桿菌侵染幼胚法轉入玉米骨幹自交系18-599獲得ABI4過表達轉基因玉米植株；GUS組織化學染色、目標基因PCR檢測、目標基因RNA定量檢測、目標蛋白Western Blotting檢測等篩選了一批T0-T2代陽性植株。 2.對ABA處理的新鮮玉米胚乳和ABI4過表達植株胚乳中澱粉合成關鍵酶基因表達量進行定量檢測發現，胚乳中Sh2、Bt2、Su2、Du1、Wx、Ae、Su1和Isa2等澱粉合成關鍵酶基因表達都不同程度的受到ABA誘導的上調，而ABI4過表達胚乳中Sh2、AGPL2、AGPLS4、SSI、GBSSI、SBEIIb基因的表達量上調，SSIIIa、SBEI、 ISA1和ISA2基因的表達量沒有發生明顯變化，SSIV、Zpu1基因的表達量則有所降低，說明胚乳中ABA的調控途徑和ABI4蛋白並不完全一致，ABA調控籽粒灌漿過程可能還涉及到其他轉錄因子。 3.對野生型和轉基因T2代植株25 DAP胚乳和成熟期胚乳澱粉含量測定發現，過表達植株25 DAP胚乳澱粉含量極顯著高於野生型，而成熟期胚乳的澱粉含量則低於野生型；對成熟期籽粒澱粉鏈長分布檢測發現，過表達植株籽粒澱粉鏈長分布於野生型沒有明顯差異。田間觀察發現，過表達植株籽粒的灌漿速率明顯高於野生型，但整個植株有早衰的現象；產量相關性狀調查表明，過表達植株的單株產量、百粒重等低於野生型，但容重高於野生型。