【免费PDF】植物激素调控水稻花器官发育分子机制的研究进展
植物生理学报
PlantPhysiologyJournal
2015,51(5):593~600doi:10.13592/j.cnki.ppj.2015.0131593收稿2015-03-06修定2015-04-08资助国家自然科学基金面上项目(31470397、31270222)、上海市教育委员会科研创新项目(自然科学类,13ZZ018)和上海市农委“水稻产业技术体系建设”专项。*通讯作者(E-mail:zyuan@sjtu.edu.cn;Tel:021-34204869)。
植物激素调控水稻花器官发育分子机制的研究进展沈卫平1,蔡强2,周锋利1,张建中3,张大兵2,袁政2,*1上海市嘉定区农业技术推广服务中心,上海201800;2上海交通大学生命科学技术学院,上海200240;3上海市农业技术推广服务中心,上海201103摘要:水稻花器官具有外稃、内稃和浆片等单子叶植物特有的器官和形态结构,其正常发育不仅是水稻繁育后代的基础,还直接影响到水稻的产量;因此,阐明水稻花器官发育的分子调控机理对于发育生物学基础理论研究和农业生产都具有重要的意义。本文主要综述近年来几种植物激素(生长素、细胞分裂素、赤霉素、茉莉素)在调控水稻花器官产生和形态建成方面的最新研究进展,并对这些研究成果的应用前景进行了讨论。关键词:水稻;花器官;植物激素;分子调控机制;农业生产AdvancesintheMolecularMechanismUnderlyingPhytohormonesFunctioninRegulatingRiceFlowerDevelopmentSHENWei-Ping1,CAIQiang2,ZHOUFeng-Li1,ZHANGJian-Zhong3,ZHANGDa-Bing2,YUANZheng2,*1ShanhaiJiadinDistrictAriculturalTechnoloyEtensionandServiceCenter,Shanhai201800,China;2SchoolofLifeSci-encesandBiotechnoloy,ShanhaiJiaoTonUniversity,Shanhai200240,China;3ShanhaiAriculturalTechnoloyEtensionandServiceCenter,Shanhai201103,ChinaAbstract:Differenttothatofeudicotmodelplant,riceowerorgansdisplaydistinctmorphologysuchaslem-ma,paleaandlodicules,whichnotonlyprovidebasisforreproductivedevelopmentandgenerationpropaga-tion,butalsoisdeterminanttoriceyield.Therefore,it’simportanttouncoveringthemolecularmechanismun-derlyingriceflowerdevelopment.Inthisreview,weintroducedtheadvancesinthemolecularmechanismunderlyingphytohormonesfunctioninregulatingriceowerdevelopment,includingauxin,cytokinin,gibberel-linandjasmonate.Theprospectsandpotentialapplicationofthesehormonesinfarmingwerealsodiscussed.Keywords:rice;ower;phytohormone;molecularregulatorymechanism;farming花是植物形态结构中最复杂的器官之一,也使得被子植物或开花植物具有与其他陆生植物明显不同的特征(Alvarez-Buylla等2010);水稻等农作物花器官的发育还为人类提供了主要的粮食来源,因此,花器官发育的分子调控机制是植物学和育种学的热点研究领域之一。水稻花原基由小穗分生组织发育而来,小穗由2个退化颖片、2片空颖(或称不育外稃)、和1个小花组成;而小花由1个外稃、1个内稃、2个浆片、6个雄蕊和1个雌蕊组成(Yoshida和Nagato2011)。近20多年来,随着花器官发育突变体的不断获得和分子生物学研究技术的发展,人们对植物花器官发育分子调控机制的研究越来越深入。从双子叶模式植物拟南芥、金鱼草等物种的研究中获得的“ABCDE花器官调控模型”也部分适用于解释水稻等单子叶植物花器官发育的分子调控(Ciaffi等2011;Yoshida和Nagato2011;Zhang等2013)。然而,该调控模型中的MADS类转录因子等与发育调控信号,如植物激素、糖等的调控关系的研究仍然较少。本文就近年来植物激素调控水稻花器官发育分子机制的研究进展进行综述,以期为利用植物激素调控作物生殖发育、提高产量等方面的研究和生产应用提供参考。1生长素调控水稻花器官发育的分子机制对生长素(主要是吲哚-3-乙酸,IAA)合成代谢、信号转导和极性运输相关突变体和基因的研究表明,生长素在花序、花分生组织以及花器官的发育中起着关键的调控作用(Barazesh和Mc-Steen2008;Pagnussat等2009;Sundberg和Øster-
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