全 文 ：核 农 学 报摇 圆园员源袁圆愿渊圆冤院园圆园愿 耀 园圆员远
允燥怎则灶葬造 燥枣 晕怎糟造藻葬则 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽
收稿日期院圆园员猿鄄园缘鄄园远摇 接受日期院圆园员猿鄄园远鄄圆远
基金项目院国家 愿远猿 计划渊圆园员圆粤粤员园员圆园圆冤袁 农业部农业公益性行业科研专项渊圆园员员园猿园园苑冤袁国际原子能机构项目渊砸粤杂缘园缘远冤
作者简介院向小华袁男袁作物分子遗传育种研究遥 耘鄄皂葬蚤造院 曾蚤葬灶早曾蚤葬燥澡怎葬糟葬葬泽岳 员远猿援 糟燥皂
通讯作者院刘录祥袁男袁研究员袁主要从事作物诱发突变与生物技术育种遥 耘鄄皂葬蚤造院 造怎曾蚤葬灶早岳 圆远猿援 灶藻贼援 糟灶
宋希云袁男袁教授袁主要从事作物遗传育种研究遥 耘鄄皂葬蚤造院 泽燥灶早曾赠岳 择葬怎援 藻凿怎援 糟灶
文章编号院员园园园鄄愿缘缘员渊圆园员源冤园圆鄄园圆园愿鄄园怨
小麦矮秆突变体 阅悦圆园赤霉素合成及信号转导
途径关键基因表达分析
向小华员袁圆 摇 郭会君圆 摇 赵林姝圆 摇 谢永盾圆 摇 古佳玉圆
韩摇 冰员袁圆 摇 李军辉圆 摇 宋希云员 摇 刘录祥圆
渊员青岛农业大学农学与植保学院 辕青岛市主要农作物种质资源创新与应用重点实验室袁山东 青岛摇 圆远远员园怨曰
圆中国农业科学院作物科学研究所 辕农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程 辕
国家农作物航天诱变技术改良中心袁北京摇 员园园园愿员冤
摘摇 要院小麦矮秆突变体 阅悦圆园 是经高能混合粒子场处理得到的袁表现为赤霉素敏感型遥 本文采用实时
荧光定量 孕悦砸 技术袁研究该突变体矮秆性状与 郧粤合成及信号转导途径相关基因表达的关系遥 共检测
编码 郧粤合成途径关键酶和编码信号转导途径作用因子的 员园 个关键基因遥 其中袁编码内 原贝壳烯杉氧
化酶渊运韵冤的 郧粤猿 基因和编码正调控因子基因 郧粤酝再月 的表达量极显著下调袁下调倍数分别为 圆园郾 园尧
猿郾 员曰圆 个编码负调控因子基因 郧粤陨和 杂孕再显著上调袁上调倍数分别为 圆援 猿尧员援 猿遥 外源 郧粤猿渊赤霉酸冤处理
能够抑制编码负调控因子基因 郧粤陨尧杂孕再和 砸郧粤的转录袁而 郧粤合成关键酶基因 郧粤猿 及正调控因子基因
郧粤酝再月转录水平显著升高表明 阅悦圆园 矮秆基因对 郧粤相关途径的受外源 郧粤猿的调节遥
关键词院小麦曰矮秆突变体曰赤霉素合成曰信号转导曰实时荧光定量 孕悦砸
阅韵陨院员园援 员员愿远怨 辕 躁援 蚤泽泽灶援 员园园鄄愿缘缘员援 圆园员源援 园圆援 园圆园愿
摇 摇 赤霉素渊郧蚤遭遭藻则藻造造蚤灶泽袁郧粤泽冤 是一类二萜类植物激
素袁它作为五大植物激素之一袁也是一种广谱高效的植
物生长调节剂袁对植物种子的萌发尧叶片和茎的生长种
子发育等多方面的影响咱员暂 遥 目前己经鉴定的 郧粤 有
员猿远 种袁但其中只有少数具有生物活性咱圆 原 猿暂 遥 赤霉素
的生物合成具有明显的器官特异性袁并受到发育的调
控袁其调控作用与其自身的合成和代谢密切相关遥 赤
霉素的代谢及应答途径与其它信号途径协同作用尧相
互影响袁共同调控着植物的生长和发育咱源暂 遥 圆园 世纪 远园
年代在农业生产上爆发的第一次野绿色革命冶就是利
用农作物本身的赤霉素合成和信号转导缺陷所产生的
矮化植株来培育抗倒伏农作物新品种袁从而大幅度提
高了农作物的产量遥
植株矮化是由于茎秆缩短所致袁其矮化机制比较
复杂袁但在矮秆基因与矮化表型的研究方面已取得了
较大的进展遥 根据矮化突变体对外源激素 郧粤 的敏感
程度袁可分为 郧粤 缺陷型突变体和 郧粤 不敏感型突变
体两大类咱缘暂 遥 近年来袁在拟南芥尧水稻尧小麦尧玉米等
多种矮化突变体中克隆并验证了一批控制矮化性状的
基因袁这些基因通过干扰 郧粤 的合成或不同类型的赤
霉素之间的相互转化而使植株产生矮化表型咱远 原 愿暂 遥 根
据反应类型和酶的种类袁可将 郧粤 的生物合成分成 猿
个阶段袁早期 猿 原 茁羟基化途径渊郧粤员源寅郧粤猿苑寅郧粤猿远寅
郧粤源寅郧粤猿源冤尧早期 造猿 原 茁 羟基化途径渊郧粤缘猿寅郧粤源源寅
愿园圆
摇 圆 期 小麦矮秆突变体 阅悦圆园 赤霉素合成及信号转导途径关键基因表达分析
郧粤员怨寅郧粤圆园寅郧粤员寅郧粤愿冤和早期非 猿 原 茁 羟基化途径
渊郧粤员圆寅郧粤员缘寅郧粤圆源寅郧粤怨寅郧粤源寅郧粤猿源 冤 咱怨 原 员员暂 遥 这 猿
个过程受 缘 种关键酶的控制袁它们依次为古巴焦磷酸
合成酶渊悦孕杂冤尧内根 原贝壳杉烯合成酶渊运杂冤尧内根 原
贝壳杉烯氧化酶渊运韵冤尧郧粤圆园 氧化酶和 郧粤猿茁羟化酶遥
在拟南芥等作物中编码这些酶的基因已被克隆袁依次
为 郧粤员尧郧粤圆尧郧粤猿尧郧粤缘尧郧粤源 渊图 员 原 粤冤袁在调控活性
郧粤水平上起着重要的作用 咱员圆 原 员缘暂 遥
目前已在水稻和拟南芥中克隆了部分与 郧粤信号
传递途径相关的作用因子袁根据其在 郧粤 信号传导途
径所起的作用渊图 员 原 月冤袁可分为正调控因子和负调控
因子两大类咱员远 原 员苑暂 遥 研究发现 郧粤酝再月 是 郧粤 诱导的
酝再月转录因子袁它能使大麦 琢 原淀粉酶基因启动子活
化遥 在拟南芥中分离到三个与大麦糊粉细胞起类似功
能的 郧粤酝再月 蛋白袁该蛋白是 郧粤 信号转导途径的正
向因子袁可能与植株茎秆的生长和开花的生理功能相
关咱员愿暂 遥 拟南芥 早葬蚤员 突变体是由 郧粤陨员 基因突变产生的
半显性矮化突变体袁突变体对 郧粤 的响应能力减弱袁而
植株内生物活性的 郧粤含量升高曰则早葬突变体是一种过
度生长的隐性功能丧失型突变体袁郧粤 处理后定位于
核内的 砸郧粤蛋白迅速降解袁对拟南芥 砸郧粤基因和 郧粤陨
基因的克隆和进一步研究表明袁两种蛋白是转录调节
因子袁抑制 郧粤 的信号转导参与 郧粤 生物合成的反馈
调节咱员怨 原 圆员暂 遥 在拟南芥和矮牵牛中 杂孕再 的过量表达分
析证明 杂孕再是 郧粤信号转导的反向调节因子咱圆圆暂 遥
图 员摇 赤霉素生物合成渊粤冤和信号调控渊月冤途径示意图
云蚤早援 员摇 郧藻灶藻则葬造 遭蚤燥鄄泽赠灶贼澡藻泽蚤泽 渊粤冤 葬灶凿 泽蚤早灶葬造蚤灶早 责葬贼澡憎葬赠 渊月冤 燥枣 早蚤遭遭藻则藻造造蚤灶泽
摇 摇 阅悦圆园 是小麦高代品系 阅远 原 猿 经高能混合离子场
处理获得的矮秆突变体咱圆猿暂 袁其矮秆性状受隐性单基因
控制遥 株高较野生型降低约 员缘糟皂袁苗期 郧粤猿鉴定为外
源赤霉素敏感型袁蛋白质组学分析显示袁郧粤圆鄄燥曾蚤凿葬泽藻圆
在孕穗期的表达发生显著变化咱圆源暂 遥 本研究以野生型
阅远 原猿为材料袁从 郧粤生物合成和信号转导途径两方面
分析突变体及不同浓度外源 郧粤猿处理与 郧粤 合成和信
号转导途径相关基因表达的关系袁矮秆突变体的致矮
机制袁为矮秆基因的进一步深入利用奠定基础遥
员摇 材料与方法
员援 员摇 材料
以小麦矮秆突变体 阅悦圆园 及其野生型 阅远 原 猿 的种
子为材料遥
员援 圆摇 处理方法
郧粤猿反应鉴定参考郭保宏咱圆缘暂的方法遥 分别从小
麦突变体 阅悦圆园 和野生型 阅远 原 猿 中各随机选取 缘园 粒
怨园圆
核摇 农摇 学摇 报 圆愿 卷
种子袁均匀摆放在直径 怨 糟皂 的培养皿中袁在温度 圆圆 耀
圆源益条件下萌动 员愿 澡 至露白袁后移入 源益冰箱处理 圆
凿袁确保发芽整齐一致遥 然后将培养皿移回温度 圆圆 耀
圆源益的恒温箱中继续培养袁光照 员远 澡 辕黑暗 愿 澡遥 苗期
郧粤猿处理的浓度分别为 园尧缘尧员园 和 员缘 皂早窑蕴 原员袁实验设
猿 次重复遥 员园 凿 后袁取各个处理的叶片置于 原 愿园 益袁
以备提取 砸晕粤用遥
员援 猿摇 砸晕粤 提取尧纯化与反转录
利用 栽则蚤扎燥造 试剂盒渊天根袁北京冤袁参照说明书步骤
提取小麦叶片总 砸晕粤袁 并用 阅晕葬泽藻 陨 渊栽葬运葬砸葬冤消化
砸晕粤样品中的 阅晕粤遥 用 晕葬灶燥凿则燥责 圆园园园 分光光度计
渊栽澡藻则皂燥袁哉杂粤冤 测定 砸晕粤 浓度袁电泳检测 砸晕粤 的纯
度和完整性遥 反转录采用 蚤杂糟则蚤责贼 糟阅晕粤 杂赠灶贼澡藻泽蚤泽 运蚤贼
渊月蚤燥 原 砸葬凿袁哉杂粤冤 反应体系袁每样品取 员 滋早 总 砸晕粤袁
参照试剂盒的说明袁反转录合成 糟阅晕粤第一条链遥
员援 源摇 引物设计及筛选
从 晕悦月陨 上搜索植物上已报道的有关 郧粤 生物合
成与信号转导途径的同源氨基酸序列和保守 耘杂栽 序
列袁采用 月藻葬糟燥灶 阅藻泽蚤早灶藻则 苑援 怨 软件对 缘 个 郧粤合成关键
酶基因 郧粤员 渊 郧藻灶藻月葬灶噪 登录号为 栽悦猿苑苑愿源猿 冤尧 郧粤圆
渊郧藻灶藻月葬灶噪登录号为 悦允怨猿猿缘圆源冤尧郧粤猿渊郧藻灶藻月葬灶噪 登录
号 为 栽悦源源猿远员园 冤尧 郧粤源 渊 郧藻灶藻月葬灶噪 登 录 号 为
悦运圆员源员猿圆冤尧郧粤缘 渊郧藻灶藻月葬灶噪 登录号为 栽悦猿远愿远远苑冤曰缘
个 郧粤信号转导途径相关基因 郧粤酝再月渊郧藻灶藻月葬灶噪登录
号为 栽悦猿远愿远猿园 冤尧 杂蕴耘耘孕再 渊 郧藻灶藻月葬灶噪 登 录 号 为
栽悦猿怨员员园远冤尧砸郧粤渊郧藻灶藻月葬灶噪登录号为 栽悦猿苑缘怨园远冤尧杂孕再
渊郧藻灶藻月葬灶噪登录号为 栽悦猿怨员源愿远冤尧郧粤陨渊郧藻灶藻月葬灶噪 登录
号为 栽悦猿怨苑源缘缘冤共 员园 个基因设计引物袁分析融解曲
线袁选出峰值单一的引物袁并用 圆豫琼脂糖凝胶电泳检
测其 孕悦砸 产物袁经标准曲线分析袁选择扩增效率在
怨园豫 耀员员园豫 之间的特异引物渊引物信息见表 员冤遥 这
员园 个基因中包含 缘 个 郧粤 生物合成的关键基因尧圆 个
编码 郧粤信号转导途径正调控因子尧猿 个编码 郧粤信号
转导途径负调控因子遥 采用双内参法检测目标基因的
相对表达量袁内参基因为是 茁鄄粤糟贼蚤灶 渊 云院 缘忆鄄郧栽粤郧鄄
郧粤粤粤栽郧郧悦栽郧粤悦郧郧栽郧鄄猿忆曰 砸院 缘忆鄄粤栽郧悦栽粤郧郧郧粤粤粤粤鄄
悦粤郧悦悦悦栽鄄猿忆冤 和 琢鄄栽怎遭怎造蚤灶 渊 云院 缘忆鄄悦栽悦栽粤悦郧粤悦粤栽悦鄄
栽郧悦栽栽悦悦鄄猿忆曰砸院缘忆鄄栽栽郧悦郧郧粤郧郧栽悦栽郧粤郧栽栽悦鄄猿忆冤遥 所
有引物由生工生物工程渊上海冤 有限公司合成遥
表 员摇 实时荧光定量 孕悦砸所用引物序列
栽葬遭造藻 员摇 砸藻葬造鄄贼蚤皂藻 孕悦砸 责则蚤皂藻则 泽藻择怎藻灶糟藻泽
基因
郧藻灶藻泽
正向引物序列渊缘忆寅猿忆冤云 孕则蚤皂藻则 泽藻择怎藻灶糟藻渊缘忆寅猿忆冤
反向引物序列渊缘忆寅猿忆冤砸 孕则蚤皂藻则 泽藻择怎藻灶糟藻渊缘忆寅猿忆冤
产物长度
蕴藻灶早贼澡 燥枣 责则燥凿怎糟贼泽 辕 遭责
郧粤员 郧粤粤郧粤郧栽粤粤郧粤粤悦悦粤郧粤粤郧 郧粤粤悦郧粤粤悦粤栽粤悦粤粤郧郧粤粤 员远猿
郧粤圆 悦悦粤栽粤粤栽栽悦栽粤栽悦粤郧郧栽郧悦栽栽 郧悦栽粤栽悦栽粤栽粤悦栽粤悦粤郧栽悦粤粤栽悦粤郧 愿苑
郧粤猿 栽栽郧悦郧粤粤粤栽粤悦栽悦粤栽悦悦粤栽 栽悦粤悦悦郧栽粤郧栽悦粤悦栽栽郧栽粤 怨苑
郧粤源 粤栽悦栽栽悦郧悦悦粤栽悦栽栽悦粤栽悦 郧郧栽粤栽郧悦悦粤郧粤悦栽栽悦粤粤郧 愿员
郧粤缘 悦粤悦悦粤栽栽粤郧悦悦粤郧悦悦粤栽栽 悦悦粤悦栽粤郧粤栽悦粤粤悦悦粤粤栽栽粤粤郧悦 员员园
郧粤酝再月 悦粤悦栽栽悦郧栽悦栽悦粤栽悦悦栽郧粤粤 悦粤栽栽郧郧栽栽粤栽栽郧郧悦郧栽栽郧栽 怨猿
杂蕴耘耘孕再 郧悦栽栽郧粤粤悦栽栽栽悦悦栽粤栽栽栽悦栽悦 郧郧粤栽郧郧悦栽栽栽郧粤栽栽栽悦栽栽粤郧 怨远
砸郧粤 郧粤栽粤郧郧粤栽粤栽栽郧粤郧粤粤栽郧郧栽 粤栽郧栽粤栽悦栽粤悦栽郧粤粤郧粤粤栽郧郧 员园员
杂孕再 郧栽郧栽栽郧栽郧粤粤郧郧悦粤郧粤栽郧 栽郧栽粤栽郧粤悦悦粤郧栽粤粤郧栽栽悦悦粤 员缘愿
郧粤陨 郧悦粤粤悦栽郧栽悦栽栽悦栽栽悦栽栽栽悦栽 栽郧郧粤郧粤郧粤栽郧栽粤郧栽粤郧悦粤粤栽 员园苑
员援 缘摇 基因的实时荧光定量 孕悦砸检测
基因的扩增反应是在 月蚤燥 原 砸葬凿 悦云载怨远 荧光定量
孕悦砸 仪 渊 月蚤燥砸葬凿袁 哉杂粤 冤 中进行 的遥 采 用 杂泽燥云葬泽贼
耘增葬郧则藻藻灶 杂怎责藻则皂蚤曾试剂盒渊月蚤燥砸葬凿袁哉杂粤冤袁反应体系为
圆园 滋蕴袁其组分包含 圆 伊 杂泽燥云葬泽贼 耘增葬郧则藻藻灶 杂怎责藻则 原 皂蚤曾 员园
滋蕴袁上尧下游引物渊员园 滋皂燥造窑蕴 原员 冤 各 园援 愿 滋蕴袁模板
糟阅晕粤 渊浓度为 缘园 灶早窑蕴 原员 冤 员 滋蕴袁砸晕葬泽藻 枣则藻藻 水 苑援 源
滋蕴 遥 将体系混匀袁每个样品设置 猿 次重复遥 反应程序
园员圆
摇 圆 期 小麦矮秆突变体 阅悦圆园 赤霉素合成及信号转导途径关键基因表达分析
为 怨缘 益变性 缘 皂蚤灶曰怨缘 益变性 缘 泽袁远园 益延伸 缘 泽袁源缘 个
循环遥 绘制熔解曲线时袁先将样品从 远缘 益加热到
怨缘 益袁然后温度每下降 园援 缘 益停留 员 泽 检测荧光强度遥
员援 远摇 数据分析
利用 悦云载怨远 系统软件采集和分析实时荧光数据袁
以 圆 原 驻驻悦栽值表示相对表达量咱圆远暂 袁将矮秆突变体 阅悦圆园
中基因的表达量除以野生型 阅远 原 猿 中对应基因的表
达量袁算出各基因的相对表达量遥 将矮秆突变体 阅悦圆园
经不同浓度 郧粤猿处理后基因的表达量袁除以未处理的
表达量袁算出基因在 郧粤猿处理后的诱导表达趋势遥 选
择相对表达量相差 员 倍以上的基因袁用 杂粤杂 愿援 园 软件
分析数据的差异显著性遥
圆摇 结果与分析
圆援 员摇 赤霉素生物合成途径关键酶基因在野生型和突
变体中的表达分析
以 郧粤员 基因为例说明基因标准曲线的绘制结果
及引物的特异性检测遥 郧粤员 基因在不同的浓度梯度下
的扩增曲线均呈规则的 杂 形袁基线平整尧指数区明显袁
相同模板浓度梯度间循环数曲线间隔均匀渊图 圆粤冤袁
且基因的扩增效率为 员园猿援 苑豫 渊图 圆月冤袁说明扩增曲线
良好遥 郧粤员 基因的扩增曲线均呈规则的 杂 形袁基线平
整尧指数区明显袁复孔间扩增曲线基本重叠渊图 猿粤冤袁
熔解曲线显示单一的特异峰渊图 猿月冤袁孕悦砸 产物的电
泳检测也仅显示单一目的条带袁说明扩增产物特异性
高袁无引物二聚体及非特异性扩增遥
摇 摇 在选取的 缘 个与 郧粤合成相关的关键酶基因 郧粤员
耀 郧粤缘 中渊图 源冤袁其中控制中间步骤内 原贝壳杉烯到
郧粤员圆 原 苑 醛的内 原贝壳杉烯氧化酶渊运韵冤的 郧粤猿 基因
在野生型和突变体中的相对表达差异最大袁在突变体
中表达量极显著下调袁下调倍数为 圆园 倍袁几乎检测不
到该基因的表达遥 编码古巴焦磷酸合成酶渊悦孕杂冤基因
郧粤员尧内 原 贝壳杉烯合成酶 渊 运杂冤基因 郧粤圆 和编码
郧粤圆园 氧化酶的 郧粤缘 基因在突变体中都表现为相对上
调袁且各自的表达量差异幅度不一致袁郧粤员和郧粤圆上
图 圆摇 郧粤员 基因的循环数曲线渊粤冤和标准曲线渊月冤
云蚤早援 圆摇 栽澡藻 糟赠糟造蚤糟 糟怎则增藻 渊粤冤 葬灶凿 泽贼葬灶凿葬则凿 糟怎则增藻 渊月冤 燥枣 郧粤员 早藻灶藻
图 猿摇 郧粤员 基因的扩增曲线渊粤冤和溶解曲线渊月冤
云蚤早援 猿摇 栽澡藻 葬皂责造蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 糟怎则增藻 渊粤冤 葬灶凿 皂藻造贼蚤灶早 糟怎则增藻 渊月冤 燥枣 郧粤员 早藻灶藻
员员圆
核摇 农摇 学摇 报 圆愿 卷
图 源摇 郧粤合成途径相关基因 郧粤员 原郧粤缘
在 阅远 原猿 和 阅悦圆园 中的表达
云蚤早援 源摇 耘曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 早藻灶藻 郧粤员 原郧粤缘
蚤灶 阅远 原猿 葬灶凿 阅悦圆园
调倍数分别为 员援 源愿尧员援 源园曰郧粤缘 基因的相对上调幅度
较小袁上调倍数为 员援 圆源 倍袁但这 猿 个基因在野生型和
突变体中的表达量差异都没有达显著水平遥 编码赤霉
素合成过程的关键酶 郧粤猿茁 原羟基化酶的 郧粤源 基因在
突变体中的相对表达量下调袁但与野生型中的变化差
异不显著遥
圆援 圆摇 赤霉素信号转导途径相关基因在野生型和突变
体中的表达分析
缘 个与 郧粤 信号转导途径相关的基因中袁基因
郧粤酝再月和 杂蕴耘耘孕再编码正调控因子袁两者在突变体中
的表达模式存在差异渊图 缘 原 粤冤遥 郧粤酝再月 在突变体中
的相对表达量极显著下调袁相对下调倍数为 猿援 员园曰
杂蕴耘耘孕再基因表现为为极显著上调袁相对上调倍数为
圆援 愿远遥 猿 个编码负调控因子的基因中渊图 缘 原 月冤袁基因
郧粤陨在突变体表现为上调袁相对上调倍数为 圆援 圆缘曰基因
杂孕再在突变体中也表现为上调 员援 猿缘 倍袁但与野生型中
的表达量差异都未到达显著水平曰基因 砸郧粤 在突变体
中的相对表达量为极显著下调袁下调倍数为 圆援 源猿 倍遥
注院粤院正向因子曰月院反向因子遥
晕燥贼藻院 粤院 孕燥泽蚤贼蚤增藻造赠 葬糟贼蚤灶早 糟燥皂责燥灶藻灶贼 早藻灶藻泽曰月院晕藻早葬贼蚤增藻 葬糟贼蚤灶早 糟燥皂责燥灶藻灶贼 早藻灶藻泽援
图 缘摇 郧粤信号转导途径相关基因在 阅远 原猿 和 阅悦圆园 中的表达分析
云蚤早援 缘摇 耘曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 郧粤 泽蚤早灶葬造 贼则葬灶泽凿怎糟贼蚤燥灶 则藻造葬贼蚤增藻 早藻灶藻泽 蚤灶 阅远 原猿 葬灶凿 阅悦圆园
圆援 猿摇 外源 郧粤猿对赤霉素合成及信号转导途径关键酶
基因的表达影响
经不同浓度外源 郧粤猿处理后袁突变体和野生型幼
苗叶片逐渐由深绿色转为黄色袁叶片转为披垂袁极显著
促进了苗高的生长袁但二者在不同浓度处理间的增长
幅度不同遥 突变体 阅悦圆园 在外源 郧粤猿浓度为 缘 皂早窑
蕴 原员的相对增长速率最大袁随 郧粤猿浓度的增加袁对苗高
生长的促进作用逐渐减小袁但都达到了极显著水平曰野
生型 阅远 原猿 苗高的生长对赤霉酸浓度变化不敏感袁猿
个不同处理浓度间苗高都没有达到显著差异水平遥 对
相应的基因进行 匝 原 孕悦砸 检测袁结果表明 郧粤猿 在野生
型 阅远 原 猿 中的相对表达量受 郧粤猿严格的负反馈调节曰
圆员圆
摇 圆 期 小麦矮秆突变体 阅悦圆园 赤霉素合成及信号转导途径关键基因表达分析
各处理与对照间的下调差异都达极显著水平袁且在
郧粤猿浓度达 员缘 皂早窑蕴 原员时只能检测到基因的痕量表
达曰在突变体 阅悦圆园 中袁郧粤猿处理使基因的相对表达量
都表现为极显著上调袁且在 缘 皂早窑蕴 原员处理时表达量
最高渊图 远 原 粤冤袁这与 阅悦圆园 在苗期 郧粤猿处理时都促进
苗高的增长袁且在浓度为 缘皂早窑蕴 原员的相对增长速率最
快的这一结果相吻合遥
图 远摇 外源 郧粤猿条件下 郧粤相关基因在 阅远 原猿 和 阅悦圆园 中的响应模式
云蚤早援 远摇 砸藻泽责燥灶泽藻 责葬贼贼藻则灶泽 燥枣 郧粤 则藻造葬贼藻凿 早藻灶藻泽 葬枣贼藻则 郧粤猿 贼则藻葬贼皂藻灶贼 蚤灶 阅远 原猿 葬灶凿 阅悦圆园
摇 摇 在 源 个与赤霉素信号转导途径相关的基因在不同
浓度外源赤霉素处理野生型 阅远 原 猿 和矮秆突变体
阅悦圆园 中的表达模式也有差异袁且不同基因间表达量差
异幅度不一致遥 在野生型中袁正向作用因子 郧粤酝再月
基因的相对表达量在各处理间的变化不显著曰在矮秆
突变体中袁基因相对表达量受外源 郧粤猿正反馈调节袁在
员缘 皂早窑蕴 原员时表达量上调达最高渊图 远 原 月冤遥 猿 个编
码反式作用因子中 砸郧粤尧杂孕再 基因在野生型和突变体
中的应答模式相似袁都表现为基因的相对表达量受
郧粤猿负反馈调节渊图 远 原 悦尧图 远 原 耘冤遥 郧粤陨基因的相对
表达量在各处理间差异不显著渊图 远 原 阅冤遥
猿摇 讨论
赤霉素属于一种四环双萜类高效能的广谱植物生
长调节剂袁能够促进植物的生长发育遥 赤霉素合成途
径关键酶基因的突变会导致植株内源活性 郧粤 含量降
低袁出现矮化表型咱圆暂 遥 陨贼燥澡 等咱圆苑暂研究发现半矮化水稻
栽葬灶鄄郧蚤灶遭燥扎怎 渊凿猿缘栽葬灶鄄早蚤灶遭燥扎怎冤的矮化表型是由于 郧粤 合成
中编码贝壳杉烯氧化酶渊运韵冤的基因 韵泽早葬猿 发生缺失
而阻断催化 郧粤 合成的下游步骤袁导致植株矮化遥 水
稻半矮突变体 泽凿员 是由于参与 郧粤 生物合成的 郧粤圆园
原氧化酶渊韵泽郧粤圆园 原 曾圆冤内部发生缺失突变袁从而形成
一个高度截短尧无活性的酶咱圆愿暂 遥 水稻中编码 郧粤圆 原氧
化酶渊韵泽郧粤燥曾圆冤的基因发生突变会抑制茎秆的伸长袁
出现矮秆表型咱圆怨暂 遥 郧粤的合成受时间和空间上的严格
控制袁许多因素都直接或间接参与 郧粤 合成调
控咱圆袁员远袁猿园 原 猿员暂 遥 本研究对 郧粤 合成途径的 缘 个关键酶基
因在突变体和野生型中的表达进行分析袁结果表明突
变体中编码催化内 原贝壳烯杉向 郧粤员圆 原 苑 原醛转化的
关键酶内 原贝壳烯杉氧化酶渊运韵冤的 郧粤猿 基因相对表
达量极显著下调遥 郧粤猿 的下调表达阻断了下游的代谢
猿员圆
核摇 农摇 学摇 报 圆愿 卷
步骤袁使得代谢底物缺乏不能合成有生物活性的内源
郧粤遥 这也进一步验证了孕穗期蛋白质组学的研究结
果咱圆源暂 遥 当用外源 郧粤猿 处理材料后袁野生型和突变体中
基因的表达模式存在较大的差异遥 在野生型中 郧粤猿
的转录水平受到活性 郧粤 的严格负调控袁这是由于野
生型中的 郧粤 能够满足自身生长袁外源 郧粤猿 处理时
郧粤猿 的转录收到抑制作用袁结果与 云造藻藻贼 等咱猿圆暂的研究
相一致遥 在突变体 阅悦圆园 中袁外源活性 郧粤猿 处理后
郧粤猿 基因却表现为上调表达袁且上调的表达模式与苗
期鉴定的结果相一致袁在外源 郧粤猿 浓度为 缘 皂早窑蕴 原员
时对突变体的相对增长速率最大遥 我们推测突变体
阅悦圆园 携带的 砸澡贼矮秆基因编码的产物对 郧粤猿 的转录
有抑制作用袁使得 阅悦圆园 自身的活性 郧粤 合成受阻袁内
源活性 郧粤含量较低袁不能满足自身正常生长袁但是这
种抑制作用可被外源活性 郧粤猿 所解除遥 这一结果也
支持了外源活性 郧粤 作用能导致 砸澡贼 蛋白降解的观
点咱远暂 袁抑制作用被排除使 郧粤猿 的转录水平上调袁内源
活性 郧粤合成途径恢复促进苗期的生长袁但是造成这
一结果的具体原因还有待于经一步的分析研究遥
赤霉素信号转导途径分为正调控因子和负调控因
子两大类袁编码这些作用因子的基因也陆续被克隆并
进行了序列分析咱员愿袁圆圆袁猿源 原 猿远暂 遥 近年来袁研究发现小麦中
的 砸澡贼 和玉米中的 阅愿 以及水稻中的 杂蕴砸 基因袁它们
编码产物同 砸郧粤 辕 郧粤陨 有很高的同源性袁且都属于植
物特有的 郧砸粤杂渊指 郧粤陨袁砸郧粤袁杂悦粤砸耘悦砸韵宰冤蛋白家
族中的一个亚族咱猿苑暂 遥 该类蛋白家族成员中 晕 端有一
个 阅耘蕴蕴粤区域且成员之间具有多态性遥袁研究发现
阅耘蕴蕴粤区域是关键的功能区袁因此前人认为 阅耘蕴蕴粤
区域的缺失是引起植株矮化的直接原因 咱猿愿 原 源园暂 遥 前人
的研究还发现具生物活性的 郧粤 与膜上受体结合后袁
直接或间接地激活第二信使和 郧 蛋白渊阅员冤袁并促使
孕匀韵砸陨和 杂蕴耘耘孕再等正向作用因子定位到核内袁同时
引起核内 砸郧粤 辕 郧粤陨 的快速降解曰同时袁郧粤 信号能抑
制 杂孕再的活性咱源员暂本研究发现袁矮秆基因对信号转导途
径的调控因子也产生了作用遥 具体表现为与野生型相
比较在矮秆突变体中袁编码正调控因子的基因 郧粤酝再月
极显著下调袁编码负调控因子的两个基因 郧粤陨 和 杂孕再
则都为极显著上调袁表明矮秆基因对抑制正调控因子
相关基因的表达袁却促进反向调控因子的表达袁使得突
变体中与 郧粤信号转导相关途径受阻袁郧粤信号不能正
常的传递到细胞核诱导相关基因的表达遥 施加外源活
性 郧粤猿处理后袁矮秆基因对正调控因子的抑制作用和
对反向调控因子的促进作用都被解除遥 具体表现为编
码正调控因子的 郧粤酝再月 基因表达量上调袁且基因的
上调量与外源 郧粤猿的浓度正相关曰负调控因子 杂孕再 和
砸郧粤的表达受外源 郧粤猿的负反馈调节袁且基因的下调
表达量与 郧粤猿的浓度成负相关袁郧粤陨 的表达量受外源
郧粤猿作用不显著遥 综上结果表明 阅悦圆园 的矮秆表型是
由于矮秆基因的编码产物对 郧粤 生物合成途径中基因
郧粤猿 的转录产生强烈抑制作用的结果袁另外矮秆基因
的编码产物对 郧粤介导的信号转导途径的调控因子也
产生了抑制或者促进作用袁使得 阅悦圆园 植株体自身内
活性的 郧粤含量较低袁不能满足正常生长的需求导致
矮化袁且矮化表型可被外源活性 郧粤猿解除袁植株高度恢
复到野生型遥 研究发现植物细胞中不同信号呈网络状
相互交错的袁不同信号转导途径之间相互关联咱源员暂 遥 本
研究仅从突变体携带的矮秆基因对 郧粤 合成途径的关
键酶和信号转导途径的调控因子入手袁分析了突变体
的矮秆基因对合成途径关键酶基因及信号转导途径调
控因子的作用袁以及与对矮化表型的关联性遥 但是矮
秆基因同 郧粤生物合成与信号转导的具体作用机制还
有待更进一步的研究遥
源摇 结论
矮秆突变体 阅悦圆园 所携带的矮秆基因对 郧粤 代谢
相关途径的影响受外源 郧粤猿 的调节遥 外源 郧粤猿 处理
能够抑制编码负调控因子基因 郧粤陨尧杂孕再 和 砸郧粤 的转
录袁而 郧粤 合成关键酶基因 郧粤猿 及正调控因子基因
郧粤酝再月转录水平显著升高遥
参考文献院
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摇 圆 期 小麦矮秆突变体 阅悦圆园 赤霉素合成及信号转导途径关键基因表达分析
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咱 愿 暂 摇 武涛袁曹家树中袁虞慧芳援 赤霉素合成基因的克隆以及相关矮化
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咱圆猿暂摇 刘录祥袁赵林姝袁郭会君援 高能混合粒子场辐照冬小麦生物效应
研究咱允暂 援科学技术与工程袁圆园园缘袁缘渊圆员冤院员远源圆 原 员远源缘
咱圆源暂摇 赵明辉援高能混合粒子场诱变小麦矮秆突变体的蛋白质组学分
析咱阅暂援乌鲁木齐院新疆农业大学袁圆园园怨
咱圆缘暂摇 郭保宏援 小麦矮秆遗传型对赤霉酸反应的初步研究咱允暂 援 作物品
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咱猿源暂摇 酝蚤贼泽怎灶葬早葬 杂袁 栽葬泽澡蚤则燥 栽袁 再葬皂葬早怎糟澡蚤 允援 陨凿藻灶贼蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 葬灶凿
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皂怎贼葬灶贼 泽澡蚤 藻曾澡蚤遭蚤贼泽 则藻凿怎糟藻凿 早蚤遭遭藻则藻造造蚤灶 则藻泽责燥灶泽藻泽 糟燥灶枣藻则则藻凿 遭赠 燥增藻则鄄
藻曾责则藻泽泽蚤燥灶 燥枣 葬 灶藻憎 责怎贼葬贼蚤增藻 扎蚤灶糟 枣蚤灶早藻则 责则燥贼藻蚤灶 咱允暂 援 栽澡藻 孕造葬灶贼 悦藻造造袁
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