水稻ARL1调控不定根发生的分子机理研究

不定根发生发育是须根系作物根系形态建成的关键，对作物养分、水分吸收及生长发育具有重要影响。 尽管已经克隆了不定根发生关键基因ARL1/CRL1，但对其调控机制的了解还十分有限，特别是它通过调控什么基因来调控不定根发生的，目前还一无所知。本研究拟利用ARL1::GR（糖皮质激素受体）融合的转基因材料（arl1背景），用affymetrix芯片分析其在不加地塞米松（DEX）、加地塞米松、以及加地塞米松同时加蛋白合成抑剂（CHX）3种条件下的基因表达差异，挑选在后两种条件下诱导表达而第一种条件下不表达的基因为候选下游调控基因，将候选基因增强表达于arl1突变体中，根据其对不定根生长的促进情况来确定是否ARL1的下游调控基因。最后结合下游基因的功能研究来揭示ARL1调控不定根发生的分子机理。这不仅为根系发生发育提供理论依据，在通过基因工程手段培育养分、水分高效吸收的高产根构型方面具有广阔的应用前景

不定根是作物根系的最重要的组成部分也是养分水分吸收的主要器官。而ARL1是不定根发生的关键因子，但ARL1调控不定根发生的途径并不清楚。本项目通过GR 诱导的芯片分析获得两个ARL1的下游调控基因，这两个基因增强表达都能部分回复arl1突变体的不定根缺失表型，并因此将它们命名为ARLR1、2 (arl1 recovery)。它们都在根茎结合部表达比较高， 而在其他部分表达较低。我们对其中ARLR1基因进行了更加细致深入的研究，该基因编码一个细胞质定位的蛋白激酶。它是ARL1的直接下游基因，它能磷酸化PIN蛋白最终调控不定根的发生。通过该项目研究阐明了不定根发生关键基因ARL1的直接下游基因ARLR1，以及它参与调控不定根发生的分子机制。这不仅为根系发生发育提供理论依据，而且对通过分子育种或基因工程手段提高不定根发生能力，建立适应养分、水分高效吸收的高产根构型提供了理论基础。