调控水稻叶片衰老的关键转录因子OsDLS1的功能及调控通路研究

水稻叶片过早的衰老常引起库源关系转化紊乱，造成其生殖器官灌浆不盈，空秕粒增多，严重影响水稻产量提高。我们从水稻插入突变体库中获得了水稻叶片早衰突变体，分析表明该早衰性状是由T-DNA插入引起的，因此利用T-DNA标签法克隆出了目的基因，初步分析表明该基因是一个转录因子，定名为OsDLS1。另外，通过RNAi干涉OsDLS1后，转基因植株表现衰老表型，表明OsDLS1的确与衰老相关。本项目拟在此基础上，对OsDLS1进行深入的功能研究，明确其精确功能；了解控制OsDLS1表达的内外因素，揭示OsDLS1调控水稻叶片衰老的机理；查明其调控的下游靶标基因，探索OsDLS1对于水稻叶片衰老的调控通路，完善水稻叶片衰老的基因网络。通过本项目的研究，可获得一个功能明确的调控水稻叶片衰老的重要功能基因，相关研究将为水稻育种的分子设计提供依据，对于防止水稻叶片早衰，进一步提高水稻的产量具有重要的现实意义。

叶片过早的变黄枯萎，造成其生殖器官灌浆不盈，空秕粒增多，大大影响了水稻的产量。因此，从水稻中分离衰老调控途径中重要的功能基因，深入研究其功能，弄清其在水稻叶片衰老过程中的调控途径，研究水稻叶片衰老的机理，有利于解决水稻生长后期的早衰问题，对于进一步提高水稻产量，减少因不良环境而导致的水稻产量的损失确保粮食安全具有重要的意义。本项目前期从水稻插入突变体库中获得了T-DNA插入的水稻叶片早衰突变体，分析表明该基因是一个转录因子，定名为OsDLS1。本项目在前期基础上，对OsDLS1进行深入的功能研究，利用RNAi和过表达分析验证了OsDLS1的功能；分析了OsDLS1的时空表达特性研究及其亚细胞定位；揭示OsDLS1调控的下游基因，探索它们在衰老途径中的调控通路；研究环境胁迫及激素处理条件下目的基因的表达变化；并分析了激素调控途径中的关键基因及已知的衰老相关基因与OsDLS1的调控关系，完善水稻叶片衰老的基因网络。通过上述研究内容发现，RNAi转基因植株叶片上出现锈斑、变黄，加速了水稻叶片的衰老；过表达分析表明穗及花器官表现畸形，植株表现不育，叶片表现延迟衰老。基因表达模式表明该基因在水稻的各个组织器官均有表达，但在幼嫩的分生组织中表达量较高。此外，OsDLS1在幼嫩的叶片中表达量较高，但在衰老的叶片中表达下降。亚细胞定位表明OsDLS1在叶片气孔及叶绿体中起重要作用。另外，OsDLS1对激素途径中的关键基因、抗病相关的基因及衰老相关的基因都有明显的调控作用，表明OsDLS1可能与激素途径或生物胁迫相联系调控水稻叶片的衰老。我们还用RNA－seq方法筛选了与OsDLS1互作的差异表达基因，筛选出了63个上调的及130个下调的基因。这些研究结果表明OsDLS1对水稻叶片衰老有重要的调控作用。