DA1调控植物茎端分生组织大小的分子机理研究

植物的茎端分生组织(SAM)决定着植物地上部分的最终形态和器官大小。我们实验室过去的研究工作报道了da1-1突变体具有大种子和大器官表型。我们进一步的研究发现da1-1突变体也有大的茎端分生组织，表明DA1基因也参与了植物茎端分生组织大小的调控。本研究拟通过分析DA1在茎端分生组织中的表达模式；建立DA1与已知调控茎端分生组织的关键基因的遗传关系；确定DA1对WUS，CLV 和STM等关键基因的表达调控分析；以及通过表达谱分析建立DA1调控茎端分生组织基因网络等，初步阐明DA1调控茎端分生组织大小的遗传、细胞和发育基础。这一研究在理论上将有助于茎端分生组织大小控制分子机理的阐明，也为进一步提高作物的产量和品质改良提供理论基础。

植物地上部分的最终形态和器官大小都是直接或间接由茎端分生组织(SAM)决定的。我们前期的研究发现da1-1突变体不仅具有大的种子和大器官表型，还表现出与clv 突变体类似的表型，表明DA1很可参与了植物茎端分生组织大小的调控。我们首先利用DIC显微镜、组织切片和扫描电镜技术对da1-1突变体进行了详细测量和分析，确认了da1-1可以影响茎端分生组织的大小，并且da1-1Ler与clv突变体有一定的相似特征，主要表现在植株粗壮和花器官数目增多等方面。进一步利用pDA1::GUS转基因拟南芥植物组织切片并结合RNA原位杂交技术确定了DA1 基因在茎端分生组织、刚分化的幼叶和根中普遍表达，并且在茎端分生组织不同部位和不同发育程度的幼叶中有细微的表达差异。通过杂交获得的双突变体表型和遗传关系确定了DA1与已知调控茎端分生组织关键基因（CLV1，CLV2， CLV3，WUS和STM 等）的遗传关系。结果发现da1-1Ler可以显著增强一系列da1-1Lerclv突变体的表型，显示出加性效应，表明DA1和CLV各基因之间在平行途径上对茎端分生组织的大小行使调控功能。研究还结果发现wus-1突变体显性上位于da1-1Ler，表明DA1和WUS基因在同一条途径上对茎端分生组织的大小行使调控功能。而stm1-1突变体显性上位于da1-1Ler，说明DA1和STM基因可能也是在同一条信号途径上。RNA原位杂交技术检测了DA1对WUS，CLV3和STM等基因的表达调控，结果发现da1-1Ler突变体背景下WUS的表达明显增强和扩展，表明DA1调控了WUS的表达水平。另外研究还发现da1-1Ler突变体背景下CLV3的表达水平也明显增强，而STM的表达水平变化则不明显，表明由于WUS的表达水平的增强也相应激活了CLV3的表达。综合以上研究结果，初步阐明了DA1调控茎端分生组织大小的遗传、细胞和发育基础，也为进一步提高作物的产量和品质改良提供了一定的理论基础。