植物细胞分裂素O-糖基化修饰功能基因研究

【作者】 马新梅； 王军； 侯丙凯；

【机构】 山东大学生命科学学院；

【摘要】 细胞分裂素是一类较活跃的植物激素,具有广泛的生物学活性,不仅在调节细胞增殖和分裂中起着至关紧要的作用,并且控制着植物生长发育的各个阶段。长期以来,虽然对细胞分裂素的合成、降解、信号转导等方面进行了大量研究,但对细胞分裂素糖基化修饰及其生理学意义的认识仍然有限。本文报告拟南芥中细胞分裂素O-糖基化修饰功能基因UGT85A1的研究结果。正常生长条件下,拟南芥UGT85A1突变体和过表达体与野生型无明显表型差异。在添加外源细胞分裂素的培养基上,过表达体在根长、侧根数目、叶绿素含量、细胞分裂素及糖苷含量等形态和生理指标上与野生型相比出现显著差异,表现出对细胞分裂素相对不敏感的特征,如主根较长、侧根数目较多、叶绿素含量较低等。测定了正常生长条件下过表达植株的细胞分裂素及其糖苷含量,结果表明,拟南芥过表达体与野生型相比游离态细胞分裂素含量没有显著差异,但是反式玉米素O-糖苷含量显著增加,约为野生型拟南芥的4～6倍,说明UGT85A1基因在植物体内发挥着细胞分裂素O-糖基化修饰的作用。对UGT85A1过表达转基因烟草观察表明,转基因烟草比野生型早开花、茎杆较细、腋芽和侧枝较多。过表达转基因烟草离体叶片在暗处保存1周后,其叶绿素含量比野生型明显降低。在梯度浓度反式玉米素的培养基上进行烟草叶盘的组织培养实验,发现过表达转基因烟草的再生芽分化能力比野生型烟草明显降低。以上过表达体的分析结果说明了UGT85A1基因在植物体内的作用是对细胞分裂素进行O-糖基化修饰,造成细胞分裂素失活,并参与植物对细胞分裂素的响应。对UGT85A1pro::GUS拟南芥转化体进行组织化学染色,研究了UGT82A1基因的表达模式。发现UGT85A1主要在萌发时的种子以及幼苗时期表达,表达部位集中在子叶、下胚轴、主根基部及根尖。另外,UGT85A1也在发育中后期的胚中表达。实验结果说明了该基因的作用具有组织和发育阶段的特异性。更多还原