元江野生稻柱头外露特异性启动子的发掘及其对外源激素的响应

Stigma exseration is a prominent trait for rice out-cross rate, at present the research was concentrate in genetic analysis of it's phenotype traits and QTL mapping, but there is a few studies concerned about it's differential expression genes, especially the molecular mechanism of the promoter related to stigma eseration and it's response to the exogenous auxin. In this research, we will conduct the exploration of the specific promoter of Yuangjiang Wild Rice(Oryza Rufipogon Giff.) which is the highest altitude of this kind, and it's unknown regulation mechanism under different hormones,so as to seek the theoretical basis of the application practise, and to explore more efficiency way in the agricultural production.

柱头外露是决定水稻异交结实的重要性状，目前对其研究主要集中在表型性状的遗传分析和QTL定位等方面，而对其差异表达基因的筛选研究很少，关于柱头外露率的基因功能，即柱头外露分子机制的研究还没有开展起来。特别是其特异性启动子与植物外源激素的关联性及其分子机理研究还未见报道。本项目通过云南特有的元江野生稻构建的实验材料开展水稻柱头外露特异性启动子的发掘研究，对于探究水稻柱头外露的基因表达，阐明水稻柱头外露的分子机制，同时通过不同植物激素对柱头特异启动子诱导调控的研究，为植物激素调控水稻柱头外露的生产实践提供理论依据，并探索更加行之有效的调控途径和方式，服务于农业生产。

水稻柱头是水稻有性生殖的重要器官，柱头外露是决定异交结实的重要特性，是影响杂交水稻制种和不育亲本繁育的关键因素之一，开展水稻柱头外露特异表达启动子研究是探寻水稻杂种优势分子机理及进行分子育种的重要基础。本项目研究利用全基因组表达谱芯片技术并经RT-PCR验证，通过生物信息学分析和序列比对，对多个元江野生稻柱头外露特异表达基因的启动子进行了分析并对p51048、p51106、p49270、p56298等启动子进行了克隆，并通过构建该启动子的GUS融合表达载体，p51408、p49270、p56298获得了阳性转化体，经组化染色分析表明，p56298在水稻柱头、茎叶、根等组织中均有表达，具非特异性，而p51408及p49270启动子能在水稻花器官的柱头、花柱等区域特异表达，而在根、茎叶、颖花中无表达或低表达，推测其为柱头组织特异性启动子，因此对该两个启动子进行了五种外源激素种激素[IAA(50mg/L)、GA3(100mg/L)、6-BA(100mg/L)、BR(50mg/L)、MeJA(20mg/L) ]的处理，两者都能呈现不同的应答反应，其中p51408在IAA、GA3、6-BA及BR处理后表达量较高，而在通过对上述激素处理后柱头长度及外露率统计也得到相似的结论，但除IAA与GA3处理达到显著差异外，其他并未达到显著差异；而p49270在GA3、6-BA、BR处理后GUS表达量较高，柱头长度IAA及6-BA较大，外露率GA3及6-BA较大，但均未达到显著水平。.通过该项目的实施，获得了柱头特异性表达启动子并分析了其应答元件，转化及组化染色证明其具有组织特异表达特性，并初步探明其在不同外源激素处理下的应答反应及其与柱头长度与外露率的关系，为进一步开展水稻柱头外露调控的研究奠定了理论基础。