生长素调控水稻植株重力反应的分子机理研究

植物激素在植物的生长发育及对外界环境的适应过程中起到了非常重要的作用。其中，生长素的作用贯穿于植物的整个生长发育过程, 包括顶端优势，根茎的侧枝形成，细胞分裂、体积增大与分化、维管的分化、胚胎发生和植物的向性反应。植物体对重力的反应涉及到复杂的遗传、发育和信号转导过程，大量的研究表明生长素在重力反应过程中起着关键的作用，但其分子机理仍有待进一步的深入研究。我们对水稻重力反应缺陷突变体la1 的研究结果表明，LA1是禾本科作物所特有的功能未知的蛋白，具有特异的时空表达模式，是水稻植株地上部分生长素运输的负调控因子。本项目将在前期研究的基础上，继续以该经典稻突变体为研究对象，以相应的水稻植株重力反应控制基因LA1为突破口，通过分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学等技术手段，从多个层面深入、系统地研究生长素调控水稻植株地上部分重力反应及分蘖角度的分子机理。

水稻分蘖角度是决定水稻株型进而影响产量的重要农艺性状之一，因此倍受育种家和分子生物学家的重视。人们一直试图揭示水稻分蘖角度控制的分子机理，但到目前为止知之甚少。我们实验室前期对水稻la1突变体进行了系统深入的研究，通过图位克隆的方法分离了LA1基因。研究表明，LA1是禾本科作物所特有的功能未知的蛋白，具有特异的时空表达模式，是水稻植株地上部分生长素运输的负调控因子。本项目根据任务书的计划，利用水稻 la1 突变体，通过遗传学、生物化学、分子生物学及细胞生物学等实验手段，从不同层面深入探讨生长素在LA1 基因的介导下调控水稻植株重力反应即分蘖角度的分子机理，取得了如下研究进展：（1）通过酵母双杂交筛选LA1互作蛋白，并对其中的LIP3（LA1 Interaction Protein 3）进行详细的功能研究，发现LIP3通过与LA1相互作用决定LA1在细胞内的定位，从而影响LA1的功能；（2）通过对la1 进行EMS诱变处理，共得到17个la1 抑制突变体。本项目重点对其中的一个抑制突变体sol1 (suppressor of la1) 的详细分析及SOL1基因的克隆，揭示了独角金内酯对水稻植株重力反应的调控功能；（3）新的分蘖角度突变体的鉴定和基因克隆，发现了新的参与水稻重力反应调控的基因，该基因与LA1处在不同的遗传途径，为阐明水稻重力反应调控网络增加了新的线索；（4）通过重力刺激下的野生型和la1突变体光下幼苗和暗胚芽鞘的转录组分析，初步明确了LA1参与调控水稻分蘖角度的生长素途径的成员。综上所述，本项目的研究除了取得了预期研究结果，有新的发现，为进一步研究提供了重要基础。