论文部分内容阅读
细胞分裂素调控植物发育和生理的诸多方面,包括种子萌发,黄化苗的绿化,叶绿体的特化,顶端优势,植物病原菌的互作,花和果实的发育以及叶片的衰老等。目前,许多种植物如小麦、水稻、花叶千年木和风信子等,通过调节外源激素的浓度和比例,都能够在离体条件下诱导生殖器官如花瓣、萼片、雄蕊、雌蕊和胚珠等的再生。拟南芥作为分子生物学研究的模式植物,其心皮的离体再生研究尚未见报道。本研究利用模式植物拟南芥,研究植物激素调控心皮离体再生的分子机理,试图为揭示雌蕊发育提供一定的实验数据,主要结果如下:首先,以拟南芥的雌蕊为外植体,在富含生长素的培养基中诱导愈伤组织的产生,然后分别转入富含细胞分裂素2.0mg/L和20mg/L的诱导分化培养基中诱导器官的产生。首先在细胞分裂素为2.0mg/L的培养条件下诱导再生了花序状的结构,而当将细胞分裂素浓度提高至20mg/L时,再生的花序发生了变异,花序轴上的侧生器官变为心皮状结构。我们利用qRT-PCR技术检测比较在心皮状结构再生体系和花序再生体系中相关基因的表达,发现与花序再生体系中不同的是,在分化心皮状结构的第4天,WUSCHEL(WUS)和AGAMOUS(AG)的表达水平上调,其余的相关基因如TERMINAL FLOWER1(TFL1)和CLAVATA3(CLV3)等的表达模式在两种再生体系中基本相同。尽管高浓度的细胞分裂素上调了WUS基因的表达,但是,在离体心皮的起始过程中,WUS基因没有表达,说明高浓度的细胞分裂素能不经过WUS基因直接起始AG基因的表达,从而诱导离体心皮的再生。为了进一步探讨细胞分裂素不通过WUS直接诱导离体心皮发育的机理。我们利用反义RNA技术,结合利用B类细胞分裂素响应调节因子ARABIDOPSIS RESPONSEREGULATOR(ARR)的三突变体arr1arr10arr11、arr1arr10arr12,对WUS、AG基因和细胞分裂素在心皮离体再生过程中的作用机理进行了研究。结果表明反义AG转基因植株和arr1arr10arr11、arr1arr10arr12突变体背景的愈伤组织再生心皮的频率降低90%以上。更为重要的是,高水平细胞分裂素能够诱导心皮状结构从反义WUS愈伤组织上直接再生。利用qRT-PCR技术分析发现,在心皮再生体系中,提高外源细胞分裂素的水平后,反义WUS植株中AG的表达水平降低不明显;而利用同一体系,在阻断细胞分裂素信号转导的相关突变体中,AG基因的表达水平表现出很大幅度的降低。在不同突变体背景下,心皮再生的频率与AG基因表达水平是相关的。并且在反义WUS转基因植株中,细胞分裂素响应信号的分布与AG基因的表达区域是重叠的。综上所述,在细胞分裂素浓度提高10倍的诱导分化培养基上,高水平的细胞分裂素通过其信号转导的相关因子ARR类或者其他因子,可以在WUS基因表达受到抑制的情况下诱导AG基因的表达,从而诱导心皮的离体再生。