茉莉酸信号参与水稻抽穗期光周期调控的研究

Heading date, or referred to flowering time, is a critical trait that determines cropping seasons and regional adaptability in rice. Heading date of rice is controlled by both endogenous genes and environmental signals. Photoperiodic flowering is one of the most important factors in controlling heading date among environmental signals. The involvement of jasmonate signaling in light responses has received much attention in recent years, but the role of jasmonate (JA) in photoperiodic control of flowering in rice remains unknown. To elucidate the role of JA in photoperiodic flowering, this research will generate transgenic rice plants with over-expression or RNAi-suppression of JA biosynthetic gene OsAOS1 and JA signaling gene OsCOI1. The effect of inhibited or enhanced JA signaling on heading date and transcript levels of photoperiodic pathway genes will be examined, and the expressiona of JA pathway genes in response to photoperiod will be analyzed. Through this research, the link of JA signaling and photoperiodic control of rice flowering will be elucidated and the understanding of regulatory pathway of rice flowering will be promoted.

抽穗期或称开花期是水稻重要的农艺性状之一，决定水稻品种的地区和季节适应性。水稻抽穗期受到环境信号和基因网络的控制。光周期是调控水稻抽穗期的最重要环境信号之一。植物激素茉莉酸(JA)信号参与植物光反应的研究越来越受关注，但JA信号在水稻光周期开花途径中的作用有待进一步研究。本项目将在获得JA生物合成基因OsAOS1和信号转导基因OsCOI1 RNAi干涉及超量表达转基因植株的基础上，分析抑制JA信号或超量表达JA信号对不同光周期条件下水稻抽穗期的影响、以及对水稻成花光周期调控途径相关基因表达的影响，分析JA信号相关基因表达对光周期的响应，探讨JA信号在光周期调控水稻抽穗期中的作用。项目研究将揭示JA信号与水稻光周期开花控制的关系，从而丰富水稻成花转换的调控网络。

抽穗期或称开花期是水稻重要的农艺性状之一，决定水稻品种的地区和季节适应性。水稻抽穗期受到环境信号和基因网络的控制。光周期是调控水稻抽穗期的最重要环境信号之一。植茉莉酸（JA）激素在植物生长发育和抗性反应中发挥重要调控作用。茉莉酸与光信号在水稻幼苗光形态建成中存在交叉对话，然而JA 信号在水稻光周期开花途径中的作用并不清楚。项目研究发现，外源1 mmol/L MeJA处理会推迟长日和短日下的水稻抽穗期。丙二烯氧化物合酶（AOS）是JA生物合成的关键酶。我们获得了RNAi抑制OsAOS1表达的转基因株系（RNAi-OsAOS1）。RNAi-OsAOS1植株的抽穗期较野生型对照在长日下提早约7 d，短日下提早约5 d。RNAi-OsAOS1植株叶片伤害诱导的JA生物合成部分受阻，对白叶枯病的抗性也减弱。开花相关基因Ehd1、RFT1和Hd3a在RNAi-OsAOS1植株中的表达水平较野生型更高。OsOAS1在野生型叶片中的表达具有昼夜节律性，夜晚表达高，白天表达低。结果表明，JA信号参与水稻抽穗期的光周期调控。. 项目研究发现，一定浓度的外源生长素（auxin）抑制水稻颖花开放，但MeJA能有效解除生长素对颖花开放的抑制作用。浆片内源JA水平随颖花开放的临近而快速增加，而IAA水平却快速下降。水稻花药JA及JA-Ile水平在开裂前2 h起急剧上升，并伴随抑制蛋白OsJAZ10和OsJAZ11表达水平的快速上升。. JA属于氧化的脂类，即羟脂（oxylipins）。植物体内至少存在600种以上的羟脂分子，其中JA是迄今研究最为清楚的一种。以玉米JA缺失突变体opr7 opr8为材料，发现JA负调控玉米对茎基腐病禾谷炭疽菌的抗性，并在伤害诱导的羟脂（oxylipins）积累中发挥重要作用。