根系是水分和营养吸收的主要器官,与作物生长发育、环境适应及生物产量密切相关;乙烯反应因子ERF在植物生长发育和胁迫应答反应中具有重要的功能。我们前期研究发现,过表达OsERF2抑制了水稻根系生长,并增加了细胞分裂素和生长素调控的根生长发育关键基因OsWOX11表达、而降低了细胞分裂素负调控因子OsRR2的基因表达,表明OsERF2可能通过调控这两种激素信号途径参与根的生长发育,但不清楚其作用的分子机制。本项目拟在以上研究基础上,通过分析OsERF2在根中应答CK和生长素的表达特性,剖析OsERF2对CK和生长素生物合成基因表达和激素产量的影响,鉴定OsERF2调控的CK和生长素相关靶基因;进而检测OsERF2对靶基因启动子转录激活活性,并结合EMSA和ChIP方法分析OsERF2与靶基因在体内、体外的互作;以期阐明OsERF2调控水稻根发育的分子途径,为水稻营养高效吸收育种提供理论依据。
rice;root development;transcriptional factor;auxin;abscisic acid
根系是水分和营养吸收的主要器官,与作物生长发育、环境适应及生物产量密切相关。我们前期研究发现,过表达水稻转录因子OsERF2抑制了水稻根系生长,增加了细胞分裂素和生长素调控的根生长发育关键基因OsWOX11表达。本项目在以上研究基础上,通过分析OsERF2对生长素生物合成和代谢基因表达和激素含量的影响。研究中我们还发现OsERF2能够影响可溶性糖和ABA的含量,所以我们对所计划的研究内容进行了拓展,除原计划中的研究OsERF2对生长素合成基因表达的调控外,我们还检测了OsERF2对可溶性糖代谢相关基因和ABA合成基因表达的调控。本研究的主要研究结果表明,OsERF2促进生长素合成相关基因的表达,降低生长素代谢基因、ABA合成基因和糖代谢基因的表达,导致生长素和可溶性糖含量增加,ABA浓度降低。通过EMSA和ChIP方法我们鉴定了OsERF2与其靶基因的直接互作。并且除OsERF2负调控水稻根系生长外,我们还发现OsERF2负调控耐盐性。由此,我们推测OsERF2可能通过调控生长素和ABA含量影响根系发育和对盐胁迫的应答。我们的研究揭示了OsERF2及其调控的靶基因可能被用作基因改良的靶点,这为培育根系发达、营养高效、抗性增加的水稻新品系提供了新的思路。