水稻WOX基因家族在顶端发育中的功能研究

高等植物的顶端发育与侧生器官的发生和分化是非常重要的生物学问题，同时也关系到作物的株型建成、收获器官经济系数的高低，因而成为近年来植物功能基因组研究中的一个热点领域。顶端发育主要受控于相互制约的基因与基因之间、基因与激素等之间的平衡关系。WOX家族基因是植物所特有的，在拟南芥的器官发育中起着非常重要的作用，但在水稻中的研究还很少。本项目中，我们拟以水稻WOX家族基因为研究对象，通过分析这些基因的过量表达植株、T-DNA插入突变体库或RNAi植株，深入研究该家族基因在水稻顶端发育中的功能，寻找并鉴定其上下游基因和末端靶基因或互作的蛋白，确定这些基因及激素在调控顶端发育中的作用关系，揭示水稻顶端发育的分子机理，发掘其中关键的基因，为转基因育种奠定基础。

器官的发生和分化是研究高等植物生长发育以及对环境适应性的非常重要的生物学问题。对于重要的粮食作物水稻而言，还关系到其形态建成、产量的高低。本研究以植物特有的转录因子WOX家族基因为研究目标，采用农杆菌介导的遗传转化、组织原位杂交、酵母双杂交、凝胶阻滞、染色质免疫共沉淀技术和生物信息学等方法系统地研究了水稻中WOX基因在生长发育中的功能。.（1）本研究成功地分离到了水稻 12个WOX基因及其启动子序列，分别构建了基因超量和抑制表达、启动子与报告基因GFP或者GUS融合的遗传转化载体，并通过农杆菌介导的遗传转化方法转化到水稻粳稻品种中花11中，已经获得了有效应的稳定的遗传转化植株；.（2）我们通过对水稻生育期39个器官/组织的DNA芯片数据进行了分析，根据该家族基因在水稻整个生育期表达特点可以将其大致分为3类，即在水稻根、花和胚胎、叶片和茎发育中特异表达的基因；.（3）通过Realtime-PCR和原位杂交的方法表明了这些基因在水稻根、花和胚胎发育过程中的精确表达模式，其中OsWOX6, OsWOX9, OsWOX10和OsWOX11主要参与水稻根的发育，而OsWOX1，OsWOX2，OsWOX3和OsWOX7在水稻的花和胚胎发育过程中特异表达。在根中特异表达的这4个WOX基因都参与植物激素生长素和细胞分裂素的信号传导；而在OsWOX4，OsWOX7, OsWOX9和OsWOX10主要参与花各器官原基的发育；OsWOX2，OsWOX4, OsWOX7, OsWOX10和OsWOX11也参与了水稻胚胎的发育过程。这些结果对于我们有目的地观察转基因植株的表型提供了依据；.（4）构建了水稻根发育的酵母双杂交的文库，通过筛选该文库，我们获得了9个与OsWOX11互作的阳性克隆，对于其中6个阳性克隆已经获得其全长的cDNA序列；.（5）通过原位杂交和启动子与报告基因融合的方法系统地研究了这些互作蛋白在水稻根发育中的表达模式，其中两个互作蛋白已经在体内、体外证实与OsWOX11互作；.（6）构建了这2个互作蛋白的超量和抑制的遗传转化载体并成功转入了中花11，对于这两个蛋白在水稻根发育中的生物学功能正在研究之中。.（7）探索了wox11基因在水稻根中特异表达的表观调控机理，初步认为该基因组织特异性的表达与组蛋白修饰及DNA甲基化有关。