水稻颖花开放前花器官茉莉酸水平变化及浆片茉莉酸信号基因表达分析

• 作者: 付永琦 何永明 向妙莲 曾晓春 黄俊宝
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 水稻 颖花开放 颖花器官 茉莉酸 浆片膨大 基因表达
• 年，卷（期）: 2015,（6）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 1219-1227
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2015.06.17

摘要

【目的】水稻颖花开放是由浆片膨大所启动的，并与花丝伸长和花药开裂同步发生。脂类衍生的茉莉酸（JA）激素在植物生殖发育中发挥重要调控作用。本文分析水稻颖花开放过程中花器官JA水平及浆片JA信号基因表达的动态变化，以进一步揭示内源JA信号在水稻颖花开放中的作用。【方法】以粳稻中花11颖花自然开放前18 h（18 h BF）和临近开放时0 h（0 h BF）的颖花器官（小穗梗、内外稃、浆片、雄蕊、雌蕊）为试验材料。100 mg液氮研磨的样品经甲醇﹕水﹕乙酸（80﹕19﹕1，体积比）混合液提取、氮气浓缩和0.22μm滤膜过滤后，直接应用超高速液相色谱-电喷雾-质谱系统（UFLC-ESI-MS）测定 JA 含量。Trizol 试剂提取水稻总 RNA，DNaseⅠ消化残存的基因组 DNA，M-MLV 逆转录酶合成第一链 cDNAs。JA 生物合成和信号转导相关基因的表达分析采用SYBR Green实时定量 PCR技术，以水稻GAPDH作内参。试验设置2次生物学重复，差异显著性分析采用t测验。【结果】水稻颖花开放前18 h，花器官中小穗梗JA水平（16.0 ng·g-1 FW）最高，内外稃次之（6.1 ng·g-1 FW），雄蕊、浆片和雌蕊极低（小于4.0 ng·g-1 FW）。颖花开放时，小穗梗JA水平下降了69%，内外稃升高了71%，雌蕊、雄蕊和浆片JA水平分别上升至19.0、77.2和52.4 ng·g-1 FW。颖花开放时雄蕊和浆片的JA水平显著高于其他花器官，而小穗梗JA含量最低。与JA水平变化相一致，颖花开放时JA生物合成相关基因OsDAD1、OsAOS1、OsAOC及OsOPR7在雄蕊和浆片中的表达大幅上升，在内外稃中略有上升，而在小穗梗中的表达明显下调。但是，颖花开放时这些JA生物合成相关基因在雌蕊中的表达不上调，与JA水平变化不一致。OsLOX2和OsAOS2在小穗梗和内外稃中的表达水平较高，而在浆片、雄蕊、雌蕊中的表达水平极低。伴随颖花开放时浆片JA水平的大幅上升，浆片JA信号转导途径相关基因OsJAR1、OsCOI1b以及13个OsJAZs的表达也明显上调。其中，OsJAZ11的表达水平上升幅度最大，升高了近520倍。然而， OsJAR2、OsCOI1a、OsCOI2、OsJAZ5和OsJAZ15在浆片中的表达没有上调。【结论】内源JA在水稻颖花器官中的分布具有组织和发育时期特异性。结合外源JA对水稻颖花开放的灵敏诱导，颖花开放时浆片JA的积累以及JA生物合成和信号转导途径相关基因的差异性激活，强烈表明内源JA信号介导水稻浆片膨大的调控。