水稻光敏色素A入核机理的研究

PhyA是高等植物中第一个被发现的光敏色素蛋白，其合成后，必须从细胞质转移到细胞核才与各种转录因子（如PIFs）相互作用，诱导远红光应答核基因表达，参与光形态建成和调节植物的生长发育，因此，PhyA的入核过程是光信号转导过程中的关键步骤。目前在拟南芥中对于PhyA入核机理研究较为清楚，而在单子叶植物水稻中的研究尚属空白。本项目在用酵母双杂交方法初步证明了水稻phyA与转运受体蛋白Osimpα1a/α1b可以相互作用，而OsphyA与OsFHL相互作用较弱的基础上，提出水稻中phyA可能具有两种入核方式。我们将利用酵母双杂交、体外Pull down、Luc-split、BiFC等方法证明水稻phyA、OsFHL和转运蛋白之间的相互作用，并结合遗传互补实验阐明水稻phyA入核的分子机理；同时明确OsFHL和其他相关入核辅助蛋白的生物学功能，为水稻高效利用光能，稳产、高产提供理论基础。

光敏色素A是调节连续远红光的高辐照度反应和单脉冲的极低辐照度反应的主要光受体。本项目通过酵母双杂交、荧光蛋白CFP、YFP共转化、BiFC等方法证明了水稻phyA在远红光的诱导下，小分子核定位蛋白OsFHL与其结合并介导其入核。同时将水稻phyA转入拟南芥phyA-211、fhy1-1等突变体进一步证明了在远红光的诱导下，拟南芥小分子核定位蛋白FHY1也可以与水稻phyA结合并介导其入核。结合拟南芥生长周期短的特点，本项目还探究了水稻phyA能否替代拟南芥phyA在植物生长发育过程中的作用。结果表明，水稻phyA能部分恢复phyA-211突变体在HIR反应中下胚轴伸长的特性。在种子萌发、去黄化实验中，水稻phyA能够替代拟南芥phyA的作用。在EOD-FR反应中，水稻phyA能够恢复拟南芥突变体phyA-211下胚轴延伸、叶柄伸长、开花时间延迟等特性。这些结果充分说明水稻phyA和拟南芥phyA在光形态建成中的作用是一致的。同时本项目还通过水稻phyA突变体2793、2788两个株系进一步研究了水稻phyA在光形态建成和农艺性状方面的作用，发现水稻phyA能够调节VLFR反应，诱导水稻种子萌发，抑制胚芽鞘伸长，在秧苗去黄化过程中起主要作用。但在提高结实率、千粒重等农艺性状方面所起的作用不大。