作者 曹雅君
叶片衰老是一个高度有序的调控过程,涉及到复杂的基因调控和多种生理生化特征的变化。我们以黑暗为选择因子,从经快中子诱变的拟南芥Columbia型M_2代种子中,筛选获得了耐受黑暗胁迫的突变体,将其中一株生长发育延迟而莲座叶早衰的突变体,命名为fnb45(fast neutron b45)。
fnb45的突变造成了植株在形态、生长、发育等方面的变异,具有一因多效性。表型上,fnb45的子叶小而薄;莲座叶边缘为锯齿型,早期叶色灰绿,伴随着生长发育,叶片逐渐变为紫色,衰老死亡;植株顶端优势明显,结实率低,种子不饱满。另外,fnb45的发芽率较低(42.7%),萌发速率慢(8天左右);幼苗成活率仅30.1%;幼苗生长缓慢,20天左右才长出第一片真叶,营养生长期长,开花延迟(77天左右),植株寿限延长(4个月)。
遗传分析表明,fnb45是核遗传、单基因隐性突变位点。利用图位克隆的方法,fnb45被定位于第3条染色体长臂的两个分子标记T16K5和F3A4-1之间约50Kb的区间内,是一个新的调控拟南芥叶片衰老的遗传位点。
我们研究了fnb45对外源激素、糖源和活性氧的响应,发现其对外源IAA、ABA、高浓度糖(蔗糖、葡萄糖)和PQ较敏感。同时,fnb45的突变还造成了营养生长阶段,植株体内的游离IAA、ABA、可溶性糖和花青素含量的急剧增加,破坏了细胞内的氧化还原平衡,导致活性氧清除系统中的SOD和CAT的活性增强,诱导细胞进入凋亡。高温(29℃)可诱导fnb45下胚轴伸长,但与Col野生型之间无明显差异,表明fnb45对IAA的敏感性是自身基因突变诱导的间接反应。
我们检测了衰老和氧化胁迫相关基因的表达,发现突变体中ACS4,GD的表达水平上调,GS基因的表达下降。
我们推测,fnb45位于叶片衰老调控途径的上游,该突变导致下游众多信号转导途径被改变,造成植株发育延迟、叶片早衰。更直接的证据还有待于基因的克隆和进一步的分析。
