抑制OsAGO1a基因的表达导致水稻叶片近轴面卷曲

李磊1,# 薛芗1,# 左示敏1 陈宗祥1 张亚芳1 李前前1 朱俊凯2 马玉银3 潘学彪1,*

潘存红2,*

(1扬州大学 农学院,江苏 扬州225009;2江苏里下河地区农业科学研究所,江苏 扬州225007;3扬州职业大学 生化工程系,江苏

扬州225009;#共同第一作者;*通讯联系人,E-mail:shuidao@yzu.edu.cn;pancunhong@163.com)

SuppressedExpressionofOsAGO1aLeadstoAdaxialLeafRollinginRice

LILei1,#,XUEXiang1,#,ZUOShi-min1,CHENZong-xiang1,ZHANGYa-fang1,LIQian-qian1,ZHUJun-kai2,

MAYu-yin3,PANXue-biao1,*,PANCun-hong2,*(1AgriculturalCollege,YangzhouUniversity,Yangzhou225009,China;2 LixiaheAgriculturalResearchInstituteofJiangsu

Province,Yangzhou225007,China;3DepartmentofBiochemicalEngineering,YangzhouPolytechnicCollege,Yangzhou225009,

China;#Theseauthorscontributeequallytothispaper;*Correspondingauthors,E-mail:shuidao@yzu.edu.cn;pancunhong@

163.com)

LILei,XUEXiang,ZUOShimin,etal.SuppressedexpressionofOsAGO1aleadstoadaxialleafrollinginrice.ChinJRiceSci,2013,27(3):223-230.Abstract:Argonaute(AGO)proteinisthecoreeffectorsinRNA-inducedsilencingcomplexes(RISCs),playinganimportantroleinplantdevelopment.The2nd andthe11th -12th exonfragmentsofOsAGO1awereamplifiedindependentlytomaketwoRNAiconstructs:OsAGO1aI-1EandOsAGO1aI-2E.ToclarifythefunctionofOsAGO1ainricedevelopment,theexpressionofOsAGO1ahasbeensuppressedbyintroducingRNAiconstructstoNipponbarethroughAgrobacterium-mediatedtransformation.TheresultshowedthatthereducedexpressionofOsAGO1aleadtoadaxialleafrollingwithoutaffectingmainagronomictraits.Keywords:rice;OsAGO1a;polaritydevelopment;rolledleaf;agronomictraits

李磊,薛芗,左示敏,等.抑制OsAGO1a 基因的表达导致水稻叶片近轴面卷曲.中国水稻科学,2013,27(3):223-230.摘 要:AGO蛋白是RNA诱导沉默复合体的核心元件,在植物生长发育过程中发挥着重要作用。通过分别特异性地扩增

OsAGO1a基因中第2外显子和第11~12外显子的片段,构建了两个干涉载体OsAGO1aI-1E和OsAGO1aI-2E。利用农杆菌介导法转化水稻品种日本晴,抑制OsAGO1a基因的表达,借此研究OsAGO1a 的功能及其对水稻生长发育的影响。结果表明,抑制OsAGO1a的表达导致叶片的近轴面卷曲而对其他主要农艺性状的影响不大。关键词:水稻;OsAGO1a;极性发育;卷叶;农艺性状中图分类号:Q786;S511.032 文献标识码:A 文章编号:1001-7216(2013)03-0223-08

AGO(Argonaute)蛋白是RISC(RNA-inducedsilencingcomplex,RNA诱导沉默复合体)的标志

性组分,具有 PAZ和 PIWI两个结构域,能识别

miRNA(microRNA)或siRNA(shortinterferingRNA)进 而 行 使 对 目 标 基 因 mRNA 的 剪 切 功

能[1-2]。PAZ结构域是小RNA(smallRNAs)的结

合位点。拟南芥中,AGO对小RNA的结合具有明

显的偏 好 性:AGO1 蛋 白 主 要 与 miRNA 结 合;

AGO2偏 好 结 合 反 式 作 用 siRNA(trans-acting

siRNA,tasiRNA);AGO4结 合 重 复 相 关siRNA(repeat-associatedsiRNA,rasiRNA);而 AGO5蛋

白与基因间非翻译序列衍生的小RNA结合;AGO7进化产生了能专门识别5′端核苷酸之外序列的能

力,miR390的5′端核苷酸改变不影响与 AGO7的

结合[3-4]。AGO蛋白C端的PIWI结构域是RISC行使切割功能的活性中心,具有类似RNaseH催化

中心的结构特征,即3个高度保守的氨基酸残基

(DDH或DDD),对应于RNaseH的DDE基序。

收稿日期:2012-12-13;修改稿收到日期:2013-01-24。

基金项目:国家自然科学基金资助项目(31201180);江苏省自然科学基金资助项目(BK2008223;BK2012690)。

322

中国水稻科学(ChinJRiceSci),2013,27(3):223-230http://www.ricesci.cnDOI:10.3969/j.issn.1001-7216.2013.03.001

近年来,由于 AGO蛋白在基因转录后调控过

程中的特殊作用,其基本结构、功能以及作用机制日

益成为研究的焦点。果蝇中 AGO1的研究表明

AGO1对于 miRNA介导的靶RNA的剪切是必需

的[5]。人的 AGO2能介导对靶基因RNA的剪切,其 他 3 个 AGO 蛋 白 也 能 结 合 miRNA 和

siRNA[6-7]。这些研究表明,AGO 能结合 miRNA或siRNA,进而行使调控靶基因表达的功能。

拟南芥中,AGO1蛋白参与抗CMV(Cucumbermosaicvirus,黄瓜花叶病毒)的 RNA 沉默途径,

ago1 突变体表现出PTGS的缺陷,对CMV的侵染

极其敏感[8]。此外,Kidner等[9-10]对拟南芥ago1 突

变体的研究还发现,在野生型的拟南芥中,PHB(PHABULOSA)基因在叶片近轴面表达,控制叶片

近轴面的正常发育。但在ago1 突变体中,由于

miR165的近轴面异位表达使其不能进入 miRNA调控途径,导致叶片近远轴极性发育异常。水稻中

至少有18个 AGO蛋白[11]。水稻R05突变体中,由于 T-DNA 插入 OsAGO7 基因的启动区,使得

OsAGO7 过 量 表 达,进 而 导 致 叶 片 的 近 轴 面 卷

曲[12]。Wu等[13]采用生物化学方法分离纯化了3个 水 稻 AGO1 复 合 体 (AGO1a、AGO1b 和

AGO1c),发现这3个 AGO1蛋白均具有切割 mR-NA的活性,都对U起始的小RNA具有偏好性;并通过反向遗传学方法扩增OsAGO1 结构域的同源

区段构建了1个干扰载体,同时沉默4个OsAGO1基 因 (OsAGO1a、 OsAGO1b、 OsAGO1c 和

OsAGO1d)的表达。这些转基因植株表现为植株矮

小,叶片严重卷曲或扭曲以或一系列复杂的表型。由于这些转基因系中4个AGO1 基因被同时干扰,因而未能很好地鉴定某一AGO1 基因对表型影响

的类型及程度。拟南芥 AGO1 基因及水稻OsAGO1、OsAGO7

基因参与叶片近远轴的极性发育。此外,拟南芥的

10个AGO蛋白中,仅AGO1蛋白是 miRNA沉默

复合物中的核心组分,而水稻的4个 AGO1蛋白

中,OsAGO1a与AtAGO1蛋白同源性最高[13]。因

此,本研究通过反向遗传学方法,对OsAGO1a 基因

在水稻叶片发育过程中的功能进行了初步的研究。

1 材料与方法

1.1 实验材料

转基因受体材料:粳稻日本晴。

质粒:pMD18-Tsimple(购 自 宝 生 物 公 司)、

RNAi中间载体p1022、RNAi植物表达载体p1301/

Ubi-RNAi(本实验室保存)。菌株:感受态大肠杆菌 DH5α、感受态农杆菌

AGL1(本实验室自制)。培养基:大肠杆菌培养使用LB培养基;农杆菌

使用YEB培养基;愈伤组织的诱导、继代、预培养、共培养及筛选均使用 N6培养基,分化和生根使用

MS培养基。

1.2 水稻AGO基因的生物信息学分析

使用 NCBI在线 BLAST(http://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi)搜索中的BLASTp服务搜

索水稻AGO蛋白同源序列,获取相应信息,在NC-BI(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)的 Nucleo-tide数据库和Protein数据库中搜索对应mRNA和

氨基酸序列。然后在水稻自动释义数据库中进行基

因释义(http://ricegaas.dna.affrc.go.jp/rgadb/,

RAD)。最后使用ClustalX1.83并按照默认参数

进行氨基酸序列比对[14],生成结果导入 MAGE4.0进行序列相似性分析[15]。

1.3 载体构建及遗传转化

避开OsAGO1a 基因的结构域,在其第2外显

子和第11~12外显子区段各设计一对引物(1aI-1E、1aI-2E,前后引物的5′端分别加上 BamHⅠ、

SpeⅠ酶切接头,PAZ和PIWI结构域分别位于该

基因的6841-7526bp以及9002-10900bp,两扩增片

段分别位于该基因的4859-5328bp以及8367-8794bp),扩增相应序列并通过 T-A 克隆分别连接至

pMD18-Tsimple载体中。酶切并回收目标片段,利用两对同尾酶将目标片段分两次对称插入RNAi中

间载体的内含子两侧(图1,BamHⅠ与BglⅡ为同

尾酶,XbaⅠ与SpeⅠ为同尾酶)。最后,用BamHⅠ和SacⅠ酶切并回收目标片段将其连接于p1301/

Ubi-RNAi中,构建了两个植物干涉表达载体OsA-GO1aI-1E和OsAGO1aI-2E。最后用热激法将构建

好的载体质粒导入感受态农杆菌AGL1中,利用农

杆菌介导法转化日本晴愈伤组织,基因转化的方法

参照Hiei等[16]。

1.4 田间管理及表型鉴定

转基因T0代植株移栽大田前打开试管盖在室

内炼苗3d,移栽后用黑色纱网遮阴1周,以提高转

基因植株存活率。T0代植株于2011正季种植于扬

州大学农学院试验田,调查项目为卷曲度。T1代植

422 中国水稻科学(ChinJRiceSci) 第27卷第3期(2013年5月)

图1 p1022载体(A)和p1301/Ubi-RNAi载体(B)

Fig.1.Diagramofthep1022constructs(A)andp1301/Ubi-RNAiconstructs(B).

株于2011年冬季种植于海南三亚实验基地,种植规

模为4行×12株,调查项目为卷曲度。T2代植株于

2012年正季种植于扬州大学农学院试验田,种植规

模为4行×12株,共4个重复,其中1个重复用于

调查株高、剑叶长、倒2叶长、倒3叶长、分蘖角、卷曲度以及剑叶宽,其余3个重复采用随机区组设计,用于调查千粒重、结实率等经济性状。小区种植均

为单本栽插,株行距为13.3cm×25cm,常规肥水

管理。卷曲度(leafrollingindex,LRI)的计算:LRI=

(Lw-Ln)/Lw×100%,齐穗后一周测量剑叶叶片最

宽处自然状态下的叶缘间距(Ln)和叶片展开后的

叶缘间距(Lw),每株调查3个剑叶,取其平均值。农艺性状调查:1)在水稻抽穗期调查各小区第

2行中间7株的株高、剑叶长、倒2叶长、倒3叶长、分蘖角、卷曲度以及剑叶宽。应用Dunnett最小显

著差数测验法进行单向分组资料的方差分析;2)在水稻黄熟期,去除各小区边际1列普查40株有效

穗,在其中选收5株有效穗与普查结果一致的单株,混收、混脱,考查平均每株穗数、每穗粒数、结实率以

及千粒重,应用Dunnett最小显著差数测验法进行

随机区组设计的方差分析。

1.5 实时定量PCR分析

依据 说 明 书 的 步 骤 (Invitrogen,Carlsbad,

CA,USA),用Trizol提取抽穗期剑叶、剑叶鞘以及

第2节 间 茎 秆 的 总 RNA。随 后,用 RNase-freeDnase处理总RNA,并以oligo(dT)为引物用逆转

录酶合成第1链cDNA。在实时定量PCR试验中,依据SYBRPrimeScriptRT-PCRKit(TaKaRa)配制反应体系,用Actin引物扩增Actin基因,用特异

引物AgoRT扩增OsAGO1a 基因。用AppliedBio-systems7900HT实时PCR系统附带的软件设定荧

光阈值。以实验重复间的标准误计算实验误差。

2 结果与分析

2.1 OsAGO1a基因的生物信息学分析

搜索NCBI的Protein数据库,发现水稻中包含

4个高度同源的AGO1 基因(OsAGO1a、OsAGO1b、

OsAGO1c和OsAGO1d),均为多外显子基因。本研

究以其中的OsAGO1a 基因为研究对象。水稻自动

释义数据库显示:该基因位于水稻第2染色体BAC克隆AP004188反义链的63911-74969bp,基因全

长11059bp,包含23个外显子,编码区长3249bp,包含1082个氨基酸,存在cDNA(AK111533)支撑

信息,表 明 是 一 个 表 达 的 基 因。OsAGO1a 包 含

PAZ和PIWI两个结构域,结构域PAZ和PIWI分

别位于该基因的第436-556氨基酸之间和第709-1030氨基酸之间(图2)。OsAGO1a与 拟 南 芥

表1 本研究所用引物

Table1.Primerusedinthisstudy.引物名称

Name

在基因上的位置

PositiononOsAGO1a/bp

引物序列 (5′-3′)

Primersequence(5′-3′)

内切酶

Endonuclease

产物长度

Productsize/bp1aI-1EF 4859 CGGGATCCCAATCCTCAATATGCTCAAC BamHⅠ 4711aI-1ER 5328 GGACTAGTACCTATCACCAAATGTACCC SpeⅠ1aI-2EF 8367 CGGGATCCACGATAGTGGCAGAGAGA BamHⅠ 4281aI-2ER 8794 GGACTAGTCTGGAGGCACCATTAGAT SpeⅠActinF - TGGCATCTCTCAGCACATTCC - 157ActinR - TGCACAATGGATGGGTCAGA -AgoRTF 5813 TTTGCTGCACGCGCTGATCTCC - 192(cDNA)

AgoRTR 6084 TTCCAGGCCCTCGCCAAGTTGT - 272(DNA)

522李磊等:抑制OsAGO1a基因的表达导致水稻叶片近轴面卷曲

图2 水稻自动释义数据库中OsAGO1a基因的释义

Fig.2.GeneannotationofOsAGO1ainRAD.

AGO1 同源性75.9%,PAZ和PIWI两结构域同源

性分别高达86.1%和92%(图3)。

2.2 水稻OsAGO1a基因的表达模式分析

在水稻抽穗期,提取根、茎秆、剑叶、倒2叶、倒

3叶、剑叶鞘以及幼穗组织的总RNA,以Actin基因

表达量为内参,应用实时定量PCR方法研究OsA-GO1a 基因的表达模式。结果表明,OsAGO1a 基因

主要在叶片和叶鞘中表达,在根系中相对于Actin基因表达量的0.5倍,而在茎秆和幼穗中微量表达

(图4)。

2.3 抑制OsAGO1a基因的表达导致叶片卷曲

用两个干涉载体OsAGO1aI-1E、OsAGO1aI-2E转化日本晴成熟胚愈伤,分别得到48、52个独立的

阳性转化子。这些转化子主要表现为叶片的近轴面

卷曲,因此,我们共调查了96个转基因植株的叶片

卷曲度并将其绘制成次数分布图(图5),这些植株

叶片均有不同程度的卷曲,其中叶片卷曲度最低的

13.7%,最高达53.2%。随后,采用实时定量PCR方法检测了9个独立转化子中OsAGO1a 基因表达

量,结果表明,这些转化子中OsAGO1a 基因表达量

明显下调(图6)。这表明抑制OsAGO1a 基因的表

达会导致叶片的近轴面卷曲。

2.4 OsAGO1a基因对水稻主要农艺性状的影响

为了研究OsAGO1a 基因对主要农艺性状的影

响,我们首先从T0代转化子中随机选取了39个将

其种植成T1代分离小区,统计分离小区中“卷叶”和“平展叶”植株个数,通过卡方检测(表2)筛选到9个单拷贝转化子(n卷叶 ∶n平展叶 =3∶1),进而进行

PCR检测验证,所有卷叶植株PCR检测均为阳性,而平展叶植株PCR检测均为阴性。随后,从每个单

拷贝转化子小区中选择8个阳性单株收种,通过苗

期发芽试验结合PCR阳性检测筛选纯合株系。最

后将筛选到的9个单拷贝转化子纯合株系(每转化

子仅选择1个纯合株系)种植成T2代纯合小区,考

图3 水稻OsAGO1a与拟南芥AtAGO1 同源性比对

Fig.3.BLASTbetweenOsAGO1aandAtAGO1.

622 中国水稻科学(ChinJRiceSci) 第27卷第3期(2013年5月)

A-总RNA完整性检测;B-图中第1~7泳带为cDNA样品,第8泳带为清水对照,第9泳带为DNA样品,M为标记;C-OsAGO1a基因在

不同组织中的表达。

A,TestofRNAintegrity;B,Lanes1to7werecDNAsample,Lane8wasddH2Oascontrol,Lane9wasDNAascontrol,Mwasmarker;

C,TheexpressionofOsAGO1aindifferenttissues.图4 OsAGO1a基因的表达模式

Fig.4.ExpressionpatternofOsAGO1a.

野生型日本晴为平展叶,卷曲度为0%。

TheleafofwildtypeNipponbareisflatanditsleafrollingindexis0%。

图5 T0代独立转化子叶片卷曲度

Fig.5.LeafrollingindexofT0transformants.

图6 野生型(WT)及RNAi植株(A1~A9)的叶片横截面(A)、叶片形态(B)及OsAGO1a基因表达量(C)

Fig.6.Crosssection(A)andleafmorphology(B)ofwildtype(WT)andRNAitransgeniclines(A1-A9)attheseedlingstageandexpressionlevel

ofOsAGO1aindifferenttransformants(C).

722李磊等:抑制OsAGO1a基因的表达导致水稻叶片近轴面卷曲

表2 T1代分离小区的卡方检验

Table2.Chi-squaretestofT1separationplants.

转化子编号

TransformantsNo.

总株数

TotalNo.ofplants

卷叶植株数

No.ofrolledleafplants

野生型株数

No.ofwildtypeplantsχ2

(3∶1)AgoI-1 36 27 9 0<3.84(χ20.05)AgoI-2 35 27 8 0.086<3.84(χ20.05)AgoI-3 27 20 7 0.012<3.84(χ20.05)AgoI-4 37 27 10 0.081<3.84(χ20.05)AgoI-5 28 20 8 0.190<3.84(χ20.05)AgoI-6 39 31 8 0.419<3.84(χ20.05)AgoI-7 36 28 8 0.148<3.84(χ20.05)AgoI-8 39 31 8 0.419<3.84(χ20.05)AgoI-9 36 29 7 0.593<3.84(χ20.05)

表3 T2代纯系的主要农艺性状

Table3.MainagronomictraitsofT2homozygouslines.

编号

No.

株高

PH/cm

剑叶长

FLL/cm

倒2叶长

PLL/cm

倒3叶长

ALL/cm

分蘖角

TA/°

卷曲度

LRI/%

AgoI-1 96.4 26.0* 35.7* 42.6 22.3 13.4*

AgoI-2 110.4** 35.1 44.3 50.7 19.4* 44.7**

AgoI-3 87.4 20.9** 27.7** 37.1 28.0 37.5**

AgoI-4 86.9 33.4 43.4 48.7 24.3 30.1**

AgoI-5 84.6 31.6 39.6 37.4 25.7 33.5**

AgoI-6 82.9 38.3 46.6 40.9 24.0 41.2**

AgoI-7 87.9 29.0 37.6* 43.1 22.0 35.3**

AgoI-8 76.9** 36.6 46.0 42.9 24.6 30.7**

AgoI-9 81.3 35.0 48.4 49.7 28.0 29.9**

野生型 Wildtype 90.0 37.2 49.3 46.0 26.4 0.0NST 2 2 3 0 1 9

编号

No.

剑叶宽

FLW/mm

每株穗数

PPP

每穗粒数

SPP

结实率

SR/%

千粒重

TW/g

产量

YP/(kg·667m-2)

AgoI-1 16.8 13.5 115.0 81.8 21.1 526.0*

AgoI-2 17.7 11.9 121.1 72.6** 20.1 419.3AgoI-3 16.0 15.8** 64.3** 84.4 22.6* 384.7AgoI-4 18.2* 9.9 151.7* 80.0 20.6 495.0AgoI-5 16.6 13.0 99.6 79.4 23.1* 468.8AgoI-6 16.4 14.2* 97.4 76.2** 19.4 406.4AgoI-7 15.5 12.5 93.1 81.2 21.3 398.6AgoI-8 16.2 11.2 117.8 82.2 18.2 393.3AgoI-9 19.6** 10.7 108.1 69.9** 22.1 357.8野生型 Wildtype 15.9 10.9 117.2 82.4 20.2 427.3NST 2 2 2 3 2 1

*,**表示转化子与野生型间差异显著或极显著(*P <0.05;**P <0.01)。NST-与野生型相比差异显著的转化子数。*,**indicatesignificantdifferencebetweenwildtypeandtransformants(*P <0.05;**P <0.01);NST,Numberoftransformants

significantlydifferentfromwildtype.

PH,Plantheight;FLL,Flagleaflength;PLL,Penultleaflength;ALL,Antepenultleaflength;TA,Tillerangle;LRI,Leafrolling

index;FLW,Flagleafwidth;PPP,Paniclenumberperplant;SPP,Spikeletnumberperpanicle;SR,Seed-settingrate;TW,Thousand-grain

weight;YP,Yieldper667m2.

查了9个T2代纯系的主要农艺性状(表3)。就叶片

卷曲度而言,9个转化子与野生型日本晴均存在显

著差异,其中仅1个转化子达显著水平,而其他8个

转化子均达到极显著水平。这进一步证实抑制Os-

AGO1a 基因的表达导致叶片的近轴面卷曲。就其

他农艺性状而言,我们发现,AgoI-1转化子叶片微

卷,卷曲度为13.4%,其产量为526kg/667m2,比日

本晴增产23%,且差异显著。尽管多数性状的9个

822 中国水稻科学(ChinJRiceSci) 第27卷第3期(2013年5月)

株系中都有0~3个株系与野生型间存在显著差异,但是,大部分株系与野生型并无无显著差异,因此,我们推测差异显著的转化子表型是由组培变异或其

他因素引起的,这表明抑制OsAGO1a 基因的表达

对株高、叶长、叶宽、千粒重等农艺性状的影响不大。

3 讨论

3.1 OsAGO1基因与叶片极性发育的关系

已知microRNA与AGO的相互作用对植物的

生长发育有重要的调控作用。不同的 microRNA与不同的AGO蛋白互作,调控不同器官和组织的

生长发育。叶片发育包括基顶轴、中边轴和近远轴

三个不对称轴的极性发育。叶片的平展或卷曲与叶

片近(腹)轴/远(背)轴极性发育有关,多种AGO蛋

白以miR165、miR166、miR162、miR168[18-20]等为底

物参与了对HD-ZIPⅢ转录因子(PHB、PHV、REV等)的调控[21-22],进而维持叶片的正常极性发育。玉

米中miR166的过量表达或Rld1 功能的缺失导致

叶片的近轴面卷曲,即miR166/Rld1 维持了叶片的

腹背极性[23]。OsAGO7 编码一个 AGO家族蛋白,

OsAGO7 基因的过量表达会导致叶片的卷曲[12]。

Wu等通过构建4个OsAGO1 基因同源序列的干扰

表达载体,同时抑制4个OsAGO1 基因的表达,这些转基因植株表现为植株矮小,叶片严重卷曲或扭

曲以及一系列复杂的表型[13],但没有区分不同Os-AGO1 基因在水稻的发育尤其是叶片极性发育过程

中的具体作用。本研究表明,抑制OsAGO1a 基因

的表达导致叶片轻微而非极度的近轴面卷曲,也没

有出现植株矮小等不良表现,这为OsAGO1a 基因

功能的深入研究奠定了基础。

3.2 未发现OsAGO1a存在明显不良的基因多效性

在AGO蛋白与 microRNA以及 microRNA-mRNA的互相识别过程中,miRNA赋予靶向作用

专一性,而AGO蛋白决定RNA沉默功能,也就是

说,microRNA对靶基因的识别是特异的,而 AGO蛋白对microRNA分子的识别是非特异的,每一个

AGO蛋白都能识别一类或几类 miRNA分子,即

AGO蛋白具有多效性,或特定AGO位点的突变可

能不止影响一个性状的发育。然而,在本研究中农

艺性状和产量性状未发现OsAGO1a 存在明显不良

的基因多效性,每个性状上均只有少数或个别转化

子表现出与野生型存在显著的差异,这些差异更像

是组培变异而非AGO基因的多效性而引起。尽管

我们未观察测定其他的直观性状、抗病能力以及生

理性状等,没有鉴定出AGO基因的多效性表现,但其对主要农艺性状和产量性状没有明显的多效性,却是一个有意义的发现。

3.3 关于OsAGO1a的育种利用价值

叶片是植物进行光合作用的主要器官,对植物

的发育起着重要的作用。叶片的姿态(长、宽、卷曲

度等)影响植株在田间群体条件下的形态,关系到群

体株型结构的塑造,是理想株型育种的主要对象之

一。自然界中,绝大多数水稻品种叶片是平展的,叶

片的卷曲会降低单位叶面积的光合强度,一般认为

对个体发育是不利的。但是,在高产栽培条件下(群体较大),适度卷曲可以使叶片直立,因而改善生长

中后期群体的受光姿态,提高群体的光能利用率,并最终提高作物产量。杨守仁[26]提出的“立叶”、周开

达[27]提出的“叶片内卷直立”、袁隆平[28]提出的上3叶“长、直、窄、凹、厚”等理想模式,都是基于这样的

认识。迄今为止,已报道了多种途径创造的多个卷叶

突变体,但多数卷叶突变体带有植株矮小、结实率低

等其他不良性状,难以应用于育种实践,因此,进一

步发掘卷叶种质资源,尤其是寻找控制叶片适度卷

曲而无其他负面影响的卷叶资源对高产育种具有重

要意义。本研究结果表明,抑制OsAGO1a 基因的

表达可导致叶片的适度卷曲,且未发现其对主要农

艺性状和产量性状有明显不利的多效性,可能有育

种利用价值。尽管在育种利用中对于通过RNAi途

径创造突变可能存在一定的顾虑,但我们的工作至

少说明筛选该基因的诱变或自然突变体是有意义

的。

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