油菜素内酯对水稻细胞伸长和分裂的调控

• 作者: 张昊 张海丽 李生辉 王凤茹 董金皋 邢继红 高静
• 来源期刊: 农业生物技术学报
• 关键词: 油菜素内酯(BR) 水稻 细胞伸长 细胞分裂
• 年，卷（期）: 2015,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文与报告
• 页码范围: 71-79
• 页数: 9页
• 字数: 7403字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-7968.2015.01.008

摘要

油菜素内酯(brassinosteroid,BR)是调控植物生长发育的重要的激素之一.为明确BR在调控水稻(Oryza sativa)细胞发育过程中的作用,本研究以不同浓度外源BR处理的水稻愈伤组织、悬浮系和内源BR信号增强的BR突变体OsBZR1-OE为材料,对BR处理后水稻愈伤组织的体积和细胞分布状况、单个悬浮细胞的形状和大小、OsBZR1-OE转基因水稻的细胞进行了观察,并对细胞分裂关键基因的表达量、对细胞分裂具有重要作用的细胞骨架蛋白(F-actin)的积累进行了分析.结果表明,低浓度(1×10-10 mol/L)BR处理的愈伤组织块体积(1.03 cm3)大于对照(0.73 cm3),但高浓度BR(1×10-6 mol/L)处理的愈伤组织块的体积(0.27 cm3)明显小于对照;从细胞核的分布也能印证上述结果,低浓度BR处理后的愈伤组织细胞核排列疏松,表明细胞体积较大,即1×10-10 mol/L BR促进了水稻愈伤组织细胞体积的增加,高浓度BR处理后的愈伤组织细胞核密度大,表明细胞体积较小,即1×10-6 mol/L BR抑制了水稻愈伤组织细胞体积的增加;低浓度BR促进水稻悬浮系单个细胞的伸长,而高浓度的BR抑制悬浮系细胞的伸长;内源BR信号增强的突变体OsBZR1-OE下胚轴细胞明显短于野生型水稻下胚轴细胞;本研究通过碘化丙碇(propidium iodide,PI)和异硫氰酸荧光素(fluorescein isothiocyanate isomer Ⅰ,FITC)-鬼笔环肽染色对悬浮系细胞的形态和微丝细胞骨架进行观察,发现BR处理可促进水稻悬浮系细胞和微丝骨架的分裂,高浓度BR对细胞分裂的促进效果更明显;双向电泳结果表明,BR处理可促进微丝骨架蛋白的表达;RT-PCR结果表明,BR可增加促进有丝分裂的CDC48(cell division cycle protein 48)和能缩短细胞周期的CYCD2(cyclin D2)基因的表达.上述结果表明,低浓度BR促进水稻细胞的伸长,高浓度BR抑制水稻细胞的伸长,BR促进微丝骨架F-actin的积累,通过促进有丝分裂基因CDC48和缩短细胞周期的因CYCD2的表达而调控水稻细胞的分裂.本研究为BR在作物控高抗倒伏方面的应用提供了理论依据.