水稻穗發(fā)育是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。從粳稻品種‘武香粳9號’組織培養(yǎng)后代中篩選獲得一份幼穗發(fā)育異常的突變體pdf1 （panicle development failure 1）。突變體pdf1能正常從營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)換,穗分化能正常起始,但隨后穗軸基部細(xì)胞出現(xiàn)程序性死亡,引起穗發(fā)育停止。不同生長條件處理試驗(yàn)表明, pdf1突變性狀受溫度調(diào)控。轉(zhuǎn)錄組測序顯示,差異表達(dá)基因主要參與DNA代謝過程、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物過程,并定位于質(zhì)膜和過氧化物酶體,其可能與信號刺激和過氧化物酶體等細(xì)胞通路的改變有關(guān)。 

【文章來源】：植物生理學(xué)報(bào). 2020,56(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

水稻突變體pdf1及其野生型(WT)的植株形態(tài)特征

為此,在保持一致的光照條件下,對野生型和突變體pdf1進(jìn)行不同溫度處理。結(jié)果表明,高溫處理的野生型能夠正常抽穗,而突變體不能抽穗(圖3-E);而常溫對照條件下野生型和突變體植株相較于高溫處理植株穗分化延遲約20 d,高溫處理的野生型植株已經(jīng)開花結(jié)實(shí),而常溫對照條件下野生型和突變體植株剛剛抽穗(圖3-D)。這應(yīng)該是低溫對穗分化延緩的生理效應(yīng)(姜樹坤等2012;Sanchez等2014)。重要的是,常溫對照條件下突變體沒有出現(xiàn)穗壞死現(xiàn)象,其能夠和野生型一樣正常抽穗(圖3-D)。由此說明,溫度確實(shí)是影響突變表型產(chǎn)生的環(huán)境因素。2.3 突變體幼穗中差異表達(dá)基因分析

對差異基因進(jìn)行生物通路KEGG富集分析,尋找差異表達(dá)基因最可能相關(guān)的生物通路。對差異表達(dá)基因顯著富集的20條KEGG生物通路進(jìn)行歸納分析,主要涉及合成和代謝、DNA處理、信號刺激和細(xì)胞器等通路(圖5),這與GO分析結(jié)果相似。其中過氧化物酶體(ko04146)、植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(ko04075)和p53信號通路(ko04115)等生物通路的富集說明PDF1基因可能影響細(xì)胞信號通路基因差異表達(dá),觸發(fā)了過氧化物的過量積累,從而誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生程序性死亡(Ali等2019)。在過氧化物酶體(ko04146)途徑中,有24個(gè)基因上調(diào)表達(dá),4個(gè)基因下調(diào)表達(dá)。其中涉及脂肪酸氧化作用的最多(11個(gè)),其次是過氧化物酶體生物合成(8個(gè))。在植物激素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(ko04075)途徑中,有42個(gè)基因上調(diào)表達(dá),20個(gè)基因下調(diào)表達(dá),涉及生長素(28個(gè))、細(xì)胞分裂素(3個(gè))、脫落酸(15個(gè))、乙烯(5個(gè))、油菜素內(nèi)酯(4個(gè))、茉莉酸(6個(gè))和水楊酸(7個(gè))。在p53信號(ko04115)通路中,有4個(gè)基因上調(diào)表達(dá),10個(gè)基因下調(diào)表達(dá)。其中涉及p53負(fù)向反饋的最多(7個(gè)),其次為細(xì)胞凋亡(5個(gè))。上述結(jié)果暗示了pdf1突變性狀產(chǎn)生的潛在分子機(jī)制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高溫和干旱對水稻的影響及其機(jī)制的研究進(jìn)展[J]. 段驊,佟卉,劉燕清,許慶芬,馬駿,王春敏.  中國水稻科學(xué). 2019(03)
[2]多糖調(diào)控p53信號網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展[J]. 甄東,趙飛,宋慧.  中國細(xì)胞生物學(xué)學(xué)報(bào). 2017(09)
[3]水稻穗退化突變體spd11的遺傳分析及候選基因鑒定[J]. 鐘萍,陳璞睿,王遷,肖富良,張寬,馬芙蓉,黃美菱,王平榮,鄧曉建,孫昌輝.  中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2016(10)
[4]水稻穗發(fā)育調(diào)控分子遺傳研究進(jìn)展[J]. 朱克明,陶慧敏,閔超,楊艷華.  分子植物育種. 2015(09)
[5]與SP1互作的水稻穗頂部退化基因qPAA3的精細(xì)定位[J]. 張興元,羅勝,王敏,叢楠,趙志超,程治軍.  中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(12)
[6]秈型常規(guī)早稻穗分化期低溫對穎花形成和籽粒充實(shí)的影響[J]. 曾研華,張玉屏,向鏡,王亞梁,陳惠哲,朱德峰.  應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2015(07)
[7]水稻穗頂部退化基因PAA2的精細(xì)定位[J]. 李真,毛畢剛,衡月芹,王久林,程治軍,萬建民.  植物遺傳資源學(xué)報(bào). 2014(05)
[8]粳稻穗部結(jié)構(gòu)性狀的QTL分析[J]. 姜樹坤,王嘉宇,姜輝,洛育,孫世臣,張喜娟,白良明,陳溫福,張鳳鳴,徐正進(jìn).  植物生理學(xué)報(bào). 2013(12)
[9]水稻穗發(fā)育的分子生物學(xué)研究進(jìn)展[J]. 盧寰,時(shí)振英.  植物生理學(xué)報(bào). 2013(02)
[10]水稻幼穗-穎花發(fā)育的研究進(jìn)展[J]. 姜樹坤,張喜娟,王嘉宇,張鳳鳴.  植物遺傳資源學(xué)報(bào). 2012(06)



本文編號：3105467