水稻类受体激酶OsSLA1参与调控叶倾角的功能研究

Plant architecture is high correlated with grain yields, and the leaf inclination trait is high correlated with plant architecture in rice. Our previously functional study on receptor-like kinase genes showed that a LRR receptor-like kinase gene was involved in leaf angle regulation based on its RNAi plants having erect leaf. We temporarily named this gene SMALLL LEAR ANGLE 1 (SLA1). In this project, we will study how OsSLA1 regulate leaf inclination. (1) Analyze the phenotype of OsSLA1 RNAi and over-expression transgenic plants to make sure that besides leaf inclination, if OsSLA1 transgene impact on other agronomic traits. (2) Observe the structural and morphological changes in laminar joint to judge the reason of decrease leaf angle in cytological level. (3)Investigate the relationship between OsSLA1 with phytohormones through leaf angle sensitivities analysis, OsSLA1 induction, hormone master genes expression under different phytohormones treatment. (4) Identified OsSLA1 express pattern, subcellular localization and kinase activity to explain its function. (5) Screen OsSLA1 interacted protein and try to speculate its mechanism in leaf angle regulation. OsSLA1 an unreported gene, it is firstly be found involved in rice leaf angle regulation. Study on OsSLA1 gene will not only be helpful for understanding the mechanism of leaf angle regulation, but also benefit to improving yield potential.

水稻株形是影响产量的重要因素，而叶倾角的大小是影响水稻株形的关键因素。我们前期对水稻中一批类受体激酶进行功能研究时发现一个LRR型类受体激酶（OsSLA1）被干涉后产生叶倾角变小，叶片竖直的表型。本项目拟对OsSLA1参与叶倾角调控的作用机制进行研究。（1）分析OsSLA1的RNAi和超表达转基因植株表型，确定其除叶倾角外，是否对其他农艺性状产生影响；（2）在细胞学水平上观察叶枕的结构和形态变化，分析叶倾角变化的原因；（3）检查叶倾角对植物激素处理的敏感度、OsSLA1基因受激素诱导表达情况以及激素下游调控基因的表达等，分析OsSLA1基因调控调控叶倾角与各激素的关系；（4）检测OsSLA1基因的表达特性、生化特征等，为阐释其功能提供参考；（5）筛选OsSLA1的相互作用蛋白，推测其作用机制。OsSLA1是一个未曾报道的基因，其研究对了解叶倾角调控机理和通过调整水稻株形来增产都有重要意义。

我们前期工作发现，水稻类受体激酶OsSLA1被干涉后引起了叶倾角变小，叶片直立的表型，本项目对OsSLA1在调控叶倾角中的功能和作用机制进行了研究，主要研究结果包括：①制备了OsSLA1Ri转基因植株，发现该基因被干涉会导致叶倾角变小，分蘖稍有降低，但对株高、结实率、千粒重等没有明显影响，证明OsSLA1主要参与水稻叶倾角调控；②应用半薄切片对OsSLA1Ri中叶枕部位的细胞进行了观察，发现近轴面细胞的伸长受到抑制是使导致叶倾角变小的主要原因；③采用GUS染色和半定量RT-PCR的方法对OsSLA1的表达模式进行分析，发现在水稻的叶枕及叶片、茎节和花等多个部位表达，应用激光共聚焦观察发现OsSLA1在细胞中定位于质膜和质膜附近囊泡中，对激酶活性分析发现其本身是一个没有激酶活性的类受体激酶，可能通过结合其他激酶或类受体激酶的方式发挥作用；④应用RNA-seq技术分析了OsSLA1叶枕中的差异表达谱，发现有700多个基因上调，900多个基因下调，其中多为代谢相关基因、激素相关基因和转录因子；⑤分析了OsSLA1对在不同激素处理后的反应，发现与野生型（日本晴）相比OsSLA1Ri植株表现出对BR（油菜素类脂）的不敏感性，而对IAA、ABA、KT等激素处理没有明显变化；⑥应用real-time PCR分析OsSLA1Ri中BR途径相关基因表达水平，发现BR合成相关基因表达水平增加，信号途径基因表达水平降低，表明在OsSLA1Ri中BR途径受阻，进一步检查BR途径重要组分BZR1蛋白水平发现，活性BZR1（非磷酸化）水平在OsSLA1中明显降低，说明OsSLA1Ri可能主要通过影响BZR1影响BR通路；⑦制备了OsSLA1带有MYC 或GUS标签的超表达转基因植株，并采用免疫沉淀结合质谱分析（IP-MS）技术初步分析了OsSLA1的可能相互作用蛋白。.叶倾角是影响水稻株形的重要因素，水稻株形与产量密切相关，对水稻叶倾角的调控研究具有理论和重要的实践意义。