拟南芥OLD1基因的功能分析

衰老是叶片发育的最后时期，为植物后期尤其是生殖发育提供所需养分。衰老的调控分子机制尚不清楚。我们研究了乙烯和叶片发育的关系，提出了'衰老窗口'的基因调控模式，并以此为依据通过筛选拟南芥突变体研究衰老调控基因。old11（onset of leaf death11）是一个重要的衰老突变体，它对乙烯超敏感，在瞬时乙烯气体处理下表现叶片早衰，但在正常条件下却和野生型无衰老表现差异。遗传分析表明old11是一个共显性突变，定位于第五染色体8Mb左右，在其附近无已知衰老调控基因。我们认为OLD11是一个整合乙烯和发育信号调控衰老的重要基因。本研究采用图位克隆技术克隆OLD11，并对其突变造成乙烯超敏感，早衰的原因进行细致的分子遗传学分析，探讨其分子功能，为整合乙烯和发育信号互作控制衰老提供新的阐述。

植物的叶片衰老被认为是一个程序性细胞死亡的过程。通过这一过程，叶片中积累的光合产物及可重复利用的营养元素从叶片中大规模、高效率地转运到新的生长点如籽粒和果实等，影响着农产品的数量与质量。目前，对叶片衰老的研究已经不少。已有研究报道乙烯在调控衰老方面起一定的作用，但是在其调控衰老的机理方面还并不清楚。本研究利用EMS诱变在乙烯处理下筛选到一个乙烯超敏感突变体old11，利用图位克隆技术克隆出候选基因OLD11。突变体中该基因发生点突变造成该基因中一个氨基酸的改变，经等位测验验证该基因与乙烯信号途径中起反馈调节作用的一个基因EBF2是等位基因。ACC处理下其叶绿素含量提前下降，叶片颜色在处理时长更短时就已变黄。经RT-PCR检测，ACC溶液处理下衰老特征基因SAG12，SAG13，SAG14的表达量能提前增加，而捕光叶绿素结合蛋白基因CAB2表达量提前下降。突变体中系统获得抗性关键基因NPR1表达量增加，JA信号途径中的PDF1.2基因突变体在处理24小时后表达量比处理前要高，另外，干旱胁迫下突变体ebf2-1也表现为早衰。这些研究表明EBF2基因在乙烯诱导的早衰调控中起重要作用，并且对衰老后期的调控与胁迫相关。