OsAUX-LAX家族表達(dá)模式及OsAUX1在水稻根系發(fā)育中的功能研究.pdf

1、植物根系是固定植株，吸收運(yùn)輸水分和養(yǎng)分，合成及儲藏營養(yǎng)物質(zhì)的重要器官。生長素濃度的不同影響根系發(fā)育，而生長素濃度梯度的維持依賴于極性運(yùn)輸。迄今已經(jīng)報(bào)道了三個基因家族參與生長素的極性運(yùn)輸:輸入載體AUX1/LAX(auxin resistant1/like AUX1)家族、輸出載體PIN(pin-formed)家族和ABCB/MDR/PGP(ATP binding cassette B/Multidrug-resistance/p-gly

2、coprotein)。擬南芥中，P/N家族已有廣泛研究，但PGP和AUX家族的研究相對滯后。同源性比對，水稻中有5個AUX1類似基因，對其生物學(xué)功能報(bào)道甚少。通過生物信息學(xué)分析了水稻OsAUX/LAX家族基因結(jié)構(gòu)和蛋白結(jié)構(gòu)，構(gòu)建OsA UX/LAX啟動子融合報(bào)告基因葡（萄）糖苷酸酶(β-glueuronidase，GUS)，研究了OsA UX/LAX家族的表達(dá)模式，以O(shè)sAUX1的突變體和過表達(dá)為材料，研究OsA UX1在主根和根毛發(fā)育

3、中的生物學(xué)功能。主要結(jié)果概述如下:
　　(1)OsAUX/LAX家族中基因結(jié)構(gòu)有差異。OsA UX1、OsA UX2、OsA UX3、OsAUX4有5-7個外顯子，OsA UX5只有2個外顯子，而擬南芥AtA UX/LAX有6-7個外顯子。OsA UX/LAX家族氨基酸序列的相似性為70.58％～84.15％，與擬南芥的四個蛋白比較相似，表明在生長素輸入方面功能保守。
　　(2)明確了OsAUX/LAX家族的蛋白結(jié)構(gòu)和定位。

4、該家族都含有9～11個跨膜結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證OsA UX/LAX家族主要定位在細(xì)胞膜上。
　　(3)OsAUX/LAX家族成員的表達(dá)模式有著各自的特異性。OsAUX1表達(dá)模式與AtAUX1類似，呈現(xiàn)組成型表達(dá)。在韌皮部、中柱、側(cè)根根冠、根尖表皮細(xì)胞、伸長區(qū)細(xì)胞均有表達(dá)。OsAUX3只在側(cè)根原基，靠近基部的表皮細(xì)胞中表達(dá)。OsAUX2，OsAUX4和OsAUX5與AtLAX2進(jìn)化保守，它們在初生根中的表達(dá)相似，在側(cè)根表達(dá)有差異。在地上部，這

5、5個基因的表達(dá)相似，都在莖的維管、葉肉細(xì)胞、穎殼、雌蕊和雄蕊中表達(dá)。OsAUX/LAX基因的表達(dá)受IAA、2，4-D、鹽和鎘脅迫誘導(dǎo)。
　　(4)敲除突變體——osaux1表現(xiàn)對NAA無抗性，但對IAA和2，4-D有抗性。osaux1的主根在正常培養(yǎng)條件下比野生型長30％，OsAUX1超表達(dá)株系主根比野生型短30％，osaux1側(cè)根密度減少，根毛長度變短。用外源高濃度生長素及極性運(yùn)輸載體抑制劑處理后發(fā)現(xiàn)，osaux1對IAA，2，

6、4-D，NPA不敏感，而OsAUX1超表達(dá)株系對它們敏感;此外，osaux1株系表現(xiàn)向地性缺失。
　　(5)OsAUX1在根毛發(fā)育中起作用。用IAA和2，4-D處理后osaux1株系的根毛不能回復(fù)到野生型長度，而NAA可以恢復(fù)其根毛長度。OsAUX1p::OsA UX1:GFP和OsA UX1p::GUS轉(zhuǎn)基因水稻表明OsAUX1在正在發(fā)育的根毛中表達(dá)。
　　(6)該突變體對鎘脅迫敏感。鎘處理下osaux1突變體主根變短，側(cè)