[发明专利]植物倒伏和花器官发育调控蛋白ZmLA1及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物倒伏和花器官发育调控蛋白ZmLA1及其编码基因与应用。

背景技术

作为最早为人类认识的植物激素，生长素广泛参与植物生长发育过程的各个阶段。生长素的合成主要以两种方式进行：色氨酸依赖途径和非色氨酸依赖途径。其合成部位主要包括植物顶端分生组织、叶原基、萌发的种子及花粉等新形成的组织。相较于生长素局部区域合成这一特性，生长素极性运输(PAT)是引起植物生长素不均一分布的更主要原因。生长素运输不同于其它植物激素，是以一种极性运输的方式进行，即体内运输方向是单向的，只能从植物体形态学上端向形态学下端运输。通过这种极性运输建立起的生长素浓度梯度特异介导了植物一系列生物学反应，如：细胞伸长、细胞分化、根的伸长、向光性、重力性、顶端优势、花分化和果实形成等。这个过程需要两类生长素运输载体：输入载体和输出载体。拟南芥中已鉴定的生长素输入载体主要有四类：AUX1,LAX1,LAX2和LAX3(类AUX1蛋白)。而输出载体主要包括PIN蛋白家族，在拟南芥中现已鉴定出8个PIN基因，它们可分为两类：长PIN蛋白（PIN1,2,3,4和7）主要定位于细胞质膜上，介导生长素细胞间极性运输；短PIN蛋白（PIN5,6和8）则定位于内膜系统上，介导生长素的胞内运输。

拟南芥输出载体除了PIN蛋白家族外，最近研究发现多重抗药性/磷酸糖蛋白家族(multidrug-resistant/P-glycoprotein，MDR/PGP，ABCB)也参与了生长素极性运输。它是ATP结合盒(ATP—binding cassette，ABC)转运蛋白超级家族中的一个亚家族。其中，PGP1(ABCB1)是最早被发现与生长素极性运输相关的PGP家族成员。另外，PGP4（MDR4）和PGP19(MDR1/ABCB19)也分别被证明作用于植物生长素的极性运输。

植物重力性反应体现为地上部正向重力性反应和根负向重力性两部分，正常的重力性反应对根和地上部各器官的形态发育和生物学功能是必需的。早在近一个世纪之前，人们就提出Cholodny–Went假说，认为生长素的不对称分布是导致植物向重性和向光性等向性运动的原因。Li等也证明烟草向性运动相应部位发生了生长素的不对称分布。生长素还参与调节拟南芥根的重力性反应，这些结果都正面支持了Cholodny–Went假说的正确性。

近年来对于生长素介导植物根重力性生长的研究报道不断涌现。根中生长素的极性分布依赖于AUX1蛋白，aux1突变体表现为根重力性完全丧失。PGP4也参与拟南芥根中生长素运输，pgp4突变体根中生长素向基运输速度明显降低，根向重性反应也随之钝化。最近root growth factors(RGFs)分泌肽家族成员和phosphatidylinositol monophosphate 5-kinase 2(PIP5K)分别被证明通过调控生长素输出载体的胞内循环来调节植物地上和地下多器官的重力性反应。水稻LAZY1负向调控生长素极性运输，相应的水稻和拟南芥lazy1突变体都表现为地上部重力性反应减弱并伴随分枝角度增大。最近研究者提出一个“tipping point”机制,证明在重力性弯曲生长过程中，一定倾斜角度可作为触发点，引起生长素极性运输流向发生反转，充分证明了生长素极性运输与重力性反应的直接相关性。