水稻多分蘖基因TE调控水稻根发育的分子机理的研究

The Cdh1-like regualtor CCS52A of cell cycle has been reported to regulate the root development in plants. However, the substrate recognized by them remain elusive. Our reserch team has identified a rice mutant, tiller enhancer (te) with much more tillers than its wild type.In our study, we found that TE is the rice homologue of Cdh1.The mutation or overexpression of TE gene interrupted the normal development of rice root, suggesting a new role of TE in regulating root development besides controlling the tillering. The results of RNA in situ hybridizaion and GUS staining have shown that TE is markedly expressed in root primordia and root tip, supporting a role of TE in regulating rice root development. To search the substrate of TE in root development processes, we have done a screen of TE's substrate by the Yeast two-hybrid assay.Interestingly, we screened a candidate, OsSHR1, for TE's substrate in rice root development. To confirm that OsSHR1 is the true substrate of TE in rice root development process, we need furter studies by the methods of BiFC, cytology, immunochemistry, in situ hybridizaion and RNAi. If OsSHR1 is confirmed as the in vivo substrate of TE in rice root development, it will provide new insight for understanding the regulating network of root development and new clue for molecular breeding for elite rice varites with strong root system.

细胞周期调控子Cdh1类蛋白CCS52A参与了植物根发育的调控，但是它们在根发育途径里的底物仍不清楚。本课题组筛选到一个多分蘖突变体tiller enhancer（te）。通过研究我们发现TE基因是CCS52A的同源基因，它的突变或过表达均影响了根的正常发育，显示TE基因除了调控分蘖外也参与了根发育的调控。初步的原位杂交和GUS染色结果显示TE基因在根原基和根尖处强烈表达。为了鉴定TE在根发育途径里的底物，我们用酵母双杂交系统对TE的互作蛋白进行了筛选，我们发现OsSHR1（拟南芥SHR的同源基因）可能是TE在根发育调控途径里的底物。接下来综合利用BiFC、细胞学、免疫化学、原位杂交技术、RNAi等技术来确定OsSHR1是不是TE在水稻根发育途径里的真正底物，从而将TE与根发育途径关联起来，阐明TE在根发育调控网络中的具体作用，为分子设计改善根系结构，提高水稻产量方面提供理论基础。

细胞周期调控子Cdh1类蛋白CCS52A（水稻里是Tiller enhancer，TE）参与了植物根发育的调控，但是它们在根发育途径里的底物仍不清楚。另外，我们也不清楚TE调控根的过程是否受到植物激素的影响。.通过蛋白互作，基因表达，基因干扰，泛素化和体外降解等分析，我们发现TE可以通过介导OsSHR1的降解来调控水稻根的发育。通过对TE参与脱落酸（ABA）和和赤霉素（GA）信号途径的研究，我们发现SnRK2-APC/CTE调控模块是植物中GA和ABA拮抗作用的一个重要调控节点；另外我们发现 APC/CTE的活性受到了ABA的抑制而受到了GA的促进；通过激素分析，我们也发现ABA和GA拮抗地调控水稻根的发育。这些结果暗示ABA可以通过抑制APC/CTE的活性来促进根的生长，反之GA则通过促进APC/CTE的活性来抑制根的生长。根据这些暗示，我们做了进一步的分析，发现ABA可以通过抑制APC/CTE的活性来稳定OsSHR1蛋白而GA则通过促进APC/CTE的活性来诱导OsSHR1蛋白的降解。通过这些研究，我们初步阐明：ABA和GA通过拮抗地调控APC/CTE的活性来拮抗地调控根的生长发育。.通过本项目的实施，我们基本阐明了TE在ABA和GA信号途径中的作用并发现ABA和GA信号途径拮抗地调控根生长发育的机制。我们的研究首次揭示了ABA和GA如何拮抗地调控水稻根发育的分子机制. 需要强调的是，我们的研究显示ABA可以通过抑制APC/CTE的活性来促进根的生长，这从另一方面揭示了ABA除了通过抑制地上部分的生长和气孔开放外，同时也可以通过促进植物根部的生长来抵御干旱等不利环境条件的危害。我们的研究基本阐明了ABA和GA在植物根发育调控网络中的具体作用，因此为培育具有强壮根系的优良株型的作物品种提供了新的理论基础。