何建美，呂 波，奚丹丹，鄧其明，明 鳳

(1. 復旦大學 生命科學學院 植物科學研究所，上海 200433；2. 復旦大學 遺傳工程國家重點實驗室，上海 200433；3. 四川農(nóng)業(yè)大學 水稻研究所，成都 611130)

OsNAC2轉(zhuǎn)錄因子介導生長素代謝通路調(diào)節(jié)水稻早期根的發(fā)育

何建美1,2,3，呂 波1,2，奚丹丹1,2，鄧其明3，明 鳳1,2

(1. 復旦大學 生命科學學院 植物科學研究所，上海 200433；2. 復旦大學 遺傳工程國家重點實驗室，上海 200433；3. 四川農(nóng)業(yè)大學 水稻研究所，成都 611130)

NAC家族是植物特有的一類轉(zhuǎn)錄因子，在植物的生長發(fā)育和逆境脅迫等方面具有重要的功能.研究發(fā)現(xiàn)，OsNAC2基因的過表達(ON11)和RNAi(RNAi31)轉(zhuǎn)基因株系，早期主根的長度有顯著變化的特征.與野生型日本晴水稻(WT)相比，ON11植株的主根變短，而RNAi31的主根變長.通過對早期OsNAC2pro∶∶GUS株系根尖染色結(jié)果表明OsNAC2在根尖具有時序性表達.不同激素誘導OsNAC2表達譜和OsNAC2pro∶∶GUS株系對激素響應結(jié)果顯示OsNAC2受生長素顯著性誘導.結(jié)合芯片數(shù)據(jù)和qRT-PCR分析，OsNAC2轉(zhuǎn)基因株系中生長素合成代謝及信號通路相關基因表達量變化較為明顯.同時，ON11根尖淀粉粒發(fā)育及其向重力性受到抑制.因此，推測OsNAC2可能通過抑制生長素的合成代謝及信號通路相關基因的表達，降低生長素含量，并參與生長素響應通路，最終影響水稻根的生長.

OsNAC2； 生長素； 水稻； 根

根系是一株植物的全部根的總稱，它在植物生長發(fā)育過程中起著極其重要的作用，是植物吸收水分及養(yǎng)分、固定和支撐植株的器官[1]，也是植物激素、有機酸和氨基酸等物質(zhì)合成與轉(zhuǎn)化的重要場所.水稻屬于禾本科單子葉作物，其根系由種子根、不定根和側(cè)根組成[2].水稻根系的生長情況和活力對其生長發(fā)育，以及產(chǎn)量水平有直接的影響.

近年來，與水稻根系發(fā)育相關的基因已有很多報導.如水稻根系發(fā)育相關的調(diào)控基因OsRAA1過表達，會導致主根變短，不定根數(shù)目增加[3].而水稻中QHB基因過表達，引起不定根原基缺少，不定根減少[4].WOX11能直接抑制在冠狀根原基表達的A型細胞分裂素響應調(diào)節(jié)因子RR2的表達，與RR2共同在冠狀根發(fā)育中調(diào)節(jié)細胞的增殖[5].另外，某些基因的突變體，也會呈現(xiàn)出水稻根系發(fā)育受影響的特征.如堿性/中性轉(zhuǎn)化酶基因OsCyt-inv1的突變體，其根系伸長區(qū)細胞萎縮，細胞縱向長度顯著變短[6].類谷氨酸受體基因OsGLR3.1突變體的主根、不定根和側(cè)根都變短，主根頂端直徑變小，根分生組織活性喪失，還伴隨著細胞程序性死亡的提高[7].水稻的葡聚糖內(nèi)切酶基因OsGLU3突變后，會影響根細胞的分裂及細胞的伸長[8].

水稻根系的發(fā)育受很多因素的影響，如植物激素.其中，生長素(Indole-3-Acetic Acid, IAA)和細胞分裂素在根系中的研究相對較多.在水稻中，生長素的代謝、轉(zhuǎn)運和信號轉(zhuǎn)導緊密地影響著根系的生長發(fā)育.研究發(fā)現(xiàn)有些基因與生長素共同在水稻根系發(fā)育中起作用.在生長素合成過程中，YUCCA蛋白能催化色胺的氧化，是主要的限速步驟.當OsYUCCA1過表達后，植株體內(nèi)IAA含量上升，不定根的數(shù)目增多[9].突變OsCOW1基因會導致不定根減少，根冠比降低[10].生長素的極性運輸是依賴于它的輸入和輸出蛋白，如AUX1和PIN蛋白家族.在水稻中，抑制OsPIN1的表達時，水稻不定根的產(chǎn)生和發(fā)育受抑制[11].SCF復合體、AUX/IAAs和ARFs是生長素信號通路中的3類關鍵作用的蛋白.水稻中AUX/IAA成員有31個，作為AUX/IAA家族成員的OsIAA11，其獲得性突變可抑制水稻側(cè)根發(fā)育[12].CRL1/ARL1是一個編碼含有植物特有AS2/LOB結(jié)構(gòu)域蛋白的基因，它受外源生長素的誘導和AUX-ARF通路的調(diào)節(jié)，其突變會抑制不定根發(fā)育[13].此外發(fā)現(xiàn)，OsCAND1與擬南芥中的CAND1同源，參與了冠狀根原基生長素信號維持的G2/M細胞周期的轉(zhuǎn)化，影響冠狀根的伸出[14].

NAC家族轉(zhuǎn)錄因子功能廣泛，主要參與非生物脅迫[15-16]、抗病反應[17]以及植物的生長發(fā)育過程[18]等方面.但在植物根系發(fā)育中，有關NAC家族成員研究還較少.在擬南芥中，NAC1可在根尖和側(cè)根起始部位表達，并且受生長素的誘導，過表達該基因可促進側(cè)根形成[19].而SINAT5具有泛素化蛋白連接酶活性，能夠泛素化NAC1，過表達SINAT5的擬南芥會形成較少的側(cè)根[19-20].ANAC092(AtNAC2)也參與側(cè)根的發(fā)育，過表達株系的側(cè)根明顯變多[21].

此外，參與脅迫誘導反應的NAC家族基因在根系發(fā)育方面也有研究.擬南芥中NTL8(NTM1like8)受到非生物脅迫的誘導，可促進側(cè)根的形成[22].水稻NAC基因SNAC1通過增強轉(zhuǎn)基因棉花根系的發(fā)育和降低蒸發(fā)率，提高其對干旱和鹽脅迫的耐受性[15].過表達OsNAC5能增大水稻根系的直徑，對干旱的耐受性有所提高，提高產(chǎn)量[23].另外，OsNAC9和OsNAC10也可通過影響根系的結(jié)構(gòu)來提高其對干旱的耐受性[16,24].

本研究旨在通過研究轉(zhuǎn)基因株系與野生型存在主根長度差異的分子機制，揭示OsNAC2對水稻根的發(fā)育的調(diào)控機制和代謝通路，為更深層次了解OsNAC2對水稻根的調(diào)控機制奠定基礎.

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

粳稻品種日本晴、OsNAC2過表達株系、RNAi株系及OsNAC2pro∶∶GUS株系為本實驗室保存.KOD Plus高保真聚合酶購自ToYoBo公司；E.coliDH5α、RNA提取試劑盒、逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、限制性內(nèi)切酶及T4DNA連接酶購自TaKaRa公司；質(zhì)粒提取試劑盒和膠回收試劑盒購自Axygen；PCR等相關引物購自上海生物工程有限公司.水稻轉(zhuǎn)基因的化學試劑購自上海鼎國生物技術有限責任公司．其他化學試劑為國產(chǎn)或進口分析純.

1.2 方 法

1.2.1 qRT-PCR分析

用TRIzol法提取一周齡的水稻根的總RNA，并用TaKaRa Prime Script RT reagent Kit with gDNA Eraser逆轉(zhuǎn)錄試劑盒進行基因組的清除和逆轉(zhuǎn)錄.用SYBR Premix Ex Taq TMII(Perfect Real Time)進行qRT-PCR反應檢測目的基因的mRNA水平，至少3次生物性重復．qRT-PCR程序： 95℃(3min)；94℃(10s)，55℃(20s)，40個循環(huán).反應完成后，用2-ΔΔCT計算目的基因與內(nèi)參基因的相對表達量.所用到目的基因和內(nèi)參基因引物詳見表1.

表1 qRT-PCR引物表Tab.1 Primers used for qRT-PCR

1.2.2 GUS組織化學染色

將一周齡的水稻根浸染在GUS染色液中，抽真空使材料沉至15mL的離心管底部，37℃過夜.吸去染色液，用70%乙醇除盡葉綠素，觀察，拍照.GUS染色液的配制： 200mmol/L磷酸鈉緩沖液(pH7.0)，100mmol/L磷酸鈉緩沖液(pH7.0)，10mmol/L Na2EDTA，1mmol/L K3[Fe(CN)6]，1mmol/L K4[Fe(CN)6]，體積比5% Triton-100，20%甲醇，0.5mg/mL X-Gluc(DMSO助溶).

1.2.3 野生型水稻根系激素處理

將水稻日本晴種子室溫浸種1d后移至37℃暗培養(yǎng).催芽2d，置于水稻培養(yǎng)箱(16h光照/8h黑暗，28℃)，營養(yǎng)液培養(yǎng)7d，移至分別含有10μmol/L IAA、10μmol/L 2,4-二氖苯氧乙酸(2,4-D)、5μmol/L赤霉素(GA3)、10μmol/L 乙烯(ACC)和未添加激素的營養(yǎng)液中處理8h.

1.2.4 轉(zhuǎn)基因株系根長表型分析

OsNAC2過表達和RNAi轉(zhuǎn)基因株系與野生型種子按1.2.3的方法進行培養(yǎng).在2d～7d期間，每天取20株水稻進行主根長度的統(tǒng)計.

1.2.5OsNAC2在早期根尖發(fā)育中的表達和對IAA的響應

按1.2.3方法培養(yǎng)OsNAC2pro∶∶GUS株系，取第2～7d水稻的根進行GUS染色觀察，每天取10株進行實驗.GUS染色方法按1.2.2.

將OsNAC2pro∶∶GUS株系種子按1.2.3的方法培養(yǎng)，將一周齡的水稻移至不含激素，及含0.1，1，10，100μmol/L IAA的營養(yǎng)液中處理8h.取10株水稻的根進行GUS染色.GUS染色方法按1.2.2.

1.2.6 根尖淀粉粒染色

切取水稻1cm根尖浸泡在4% I2-KI染色液(8g KI，4g I2，ddH2O定容至400mL)中，染色5min后取出，加入水合氯醛(4g水合氯醛，1mL甘油，2mL ddH2O)透明，壓片觀察，拍照.

1.2.7 向重力性實驗

將水稻種子經(jīng)過次氯酸鈉20～30min消毒后，滅菌水清洗3～5次，至無氣泡為止，種子播于MS培養(yǎng)基上.3d后，轉(zhuǎn)移至大培養(yǎng)皿，垂直培養(yǎng)至第7d后，旋轉(zhuǎn)90°培養(yǎng)2h，再用ImageJ軟件測量向重力彎曲角度.

2 結(jié)果與分析

2.1 OsNAC2在早期發(fā)育的根中時序表達

為了分析OsNAC2在水稻根中的表達情況，用含潮霉素的MS培養(yǎng)基，篩選出OsNAC2pro∶∶GUS純合體株系.為進一步研究OsNAC2在根中的表達模式，選取第2天至一周齡OsNAC2pro∶∶GUS株系的根進行GUS染色觀察，每天取10株進行染色觀察.第3天開始，GUS在根尖成熟區(qū)的中柱鞘有表達，至第5天表達明顯.在第6天和第7天時，發(fā)現(xiàn)GUS在整個根尖均有表達(圖1(a)1～6).且發(fā)現(xiàn)OsNAC2在水稻根系的側(cè)根原基及側(cè)根頂端和基部均有表達(圖1(b)7～9).以上結(jié)果說明OsNAC2可能時序性地參與根的發(fā)育過程.

圖1 OsNAC2在(a)水稻根部的表達，(b)側(cè)根的表達Fig.1 OsNAC2 expression (a) in root, (b) in lateral root1～6： 2d～7d根尖GUS染色，n≥10，bar=0.2mm；7～9： 側(cè)根、側(cè)根原基及其頂部和基部，bar=0.5mm.

2.2 根中OsNAC2基因?qū)Σ煌に氐捻憫?/h3>

為研究根中OsNAC2對不同激素的響應情況，將正常水培一周齡的野生型幼苗移到分別含10μmol/L IAA、10μmol/L 2,4-D、5μmol/L GA3、10μmol/L ACC和未添加激素的營養(yǎng)液中處理8h.通過qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)IAA和2,4-D可顯著誘導OsNAC2的表達，表明OsNAC2可能參與生長素調(diào)節(jié)的水稻根發(fā)育；OsNAC2也受GA3的誘導，說明OsNAC2也可能參與了GA3調(diào)節(jié)根的發(fā)育；但OsNAC2對ACC的響應不明顯(圖2).

在以上激素表達譜實驗中，生長素能顯著誘導OsNAC2的表達.為了研究根尖中OsNAC2對生長素濃度的響應，用OsNAC2pro∶∶GUS株系進行實驗.將正常水培一周齡的OsNAC2pro∶∶GUS株系移到分別含有0，0.1，1，10，100μmol/L IAA的水稻營養(yǎng)液中處理8h，通過對其根尖的GUS染色發(fā)現(xiàn)，在0.1μmol/L至10μmol/L IAA濃度的處理下，OsNAC2在根尖的誘導表達量隨IAA濃度的增加而升高；但在100μmol/L IAA濃度下，OsNAC2的誘導量降低(圖3(a)～(e)).說明在生長素調(diào)節(jié)根發(fā)育的過程中，OsNAC2可能起到了一定的作用，并具有反饋抑制響應.

圖2 OsNAC2對不同激素的響應Fig.2 The OsNAC2 expression pattern under different hormonesMock為對照組，未添加激素.Student’s t-test，*P lt; 0.05，***P lt; 0.001. n≥3.

圖3 OsNAC2pro∶∶GUS株系對不同濃度生長素的響應Fig.3 The GUS analysis of OsNAC2pro∶∶GUS lines treated with different concentrations of auxin(a)～(e)一周齡OsNAC2pro∶∶GUS株系在0，0.1，1，10，100μmol/L IAA處理下根尖GUS染色，bar=1mm.

2.3 OsNAC2過表達導致水稻主根變短

為研究OsNAC2的功能，對一周齡的轉(zhuǎn)基因株系進行了OsNAC2的表達量分析.篩選出純合體OsNAC2過表達轉(zhuǎn)基因株系ON11和RNAi株系RNAi31(圖4(a)，(b))，作為后續(xù)研究.由于OsNAC2pro∶∶GUS株系在根系上的時序性表達，推測此基因在水稻根的發(fā)育上起作用.因此，我們測量了ON11和RNAi31轉(zhuǎn)基因株系在不同天數(shù)下(2～7d)的主根長度(圖4(c)，(d)).結(jié)果顯示，一周齡的RNAi31比WT的主根顯著增長；而ON11比WT的主根顯著變短.結(jié)果表明，OsNAC2在水稻主根發(fā)育上起一定的抑制作用.

表2 ON11中IAA相關表達差異基因列表Tab.2 IAA related genes altered in ON11

2.4 OsNAC2參與生長素的合成代謝及信號通路

基于轉(zhuǎn)基因株系表現(xiàn)出不同的主根長度的表型，便深入探究其內(nèi)在分子機制.結(jié)合實驗室已有的ON11與WT植株中根的基因芯片數(shù)據(jù)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)眾多生長素代謝相關基因在二者間具有顯著的表達變化(表2).通過qRT-PCR驗證(圖5，見第416頁)，發(fā)現(xiàn)在ON11中： 與生長素響應相關的基因OsIAA9、OsIAA12和OsIAA20明顯下調(diào)；GH3家族中編碼吲哚乙酸氨基化合成酶基因OsGH3-1和OsGH3-8明顯上調(diào)；與生長素合成相關的YUCCA-likegene家族中OsYUCCA2、OsYUCCA4、OsYUCCA6和OsYUCCA7下調(diào)，以及生長素運輸基因OsPIN1b、OsPIN1c下調(diào)(圖5).RNAi株系中這些基因表達量的趨勢與過表達株系相反.依據(jù)基因的功能，可推測: 過表達株系中的OsGH3-1和OsGH3-8表達上升，導致植株體內(nèi)IAA與氨基酸結(jié)合，從而減少游離的IAA；并通過OsYUCCA2、OsYUCCA4、OsYUCCA6和OsYUCCA7的表達下降，導致水稻根中生長素的合成減少.同時，OsNAC2通過抑制AUX/IAA家族基因OsIAA9、OsIAA12和OsIAA20的表達，影響生長素的信號通路.因此，生長素含量降低且信號通路受影響，最終造成過表達株系的主根變短.

圖4 OsNAC2轉(zhuǎn)基因株系表達量檢測及主根長度的測量Fig.4 The expression of OsNAC2 in transgenic lines and the measurement of primary root length(a) ON11和RNAi31株系根中OsNAC2表達量的鑒定，n=3；(b) 一周齡OsNAC2轉(zhuǎn)基因株系根的表型，bar=2cm；(c) 一周齡OsNAC2轉(zhuǎn)基因株系主根長度測定；(d) 不同天數(shù)的OsNAC2轉(zhuǎn)基因株系的主根長度變化，Student’s t-test，*表示Plt;0.05，**表示Plt;0.01，***表示Plt;0.001.n≥10.

圖5 OsNAC2野生型和轉(zhuǎn)基因株系中IAA相關基因的表達分析Fig.5 IAA pathway related genes expression in OsNAC2 transgenic lines and WT Student’s t-test，*表示Plt;0.05，**表示Plt;0.01，***表示Plt;0.001，n≥3.

2.5 OsNAC2過表達影響根尖淀粉粒發(fā)育及其向重力性

通過上述的基因芯片數(shù)據(jù)和qRT-PCR發(fā)現(xiàn)，與生長素信號通路相關的基因在過表達中受到抑制.已有報道，生長素信號通路異常會影響水稻根尖淀粉粒的發(fā)育[25].因此，對一周齡的ON11和RNAi31的根尖進行淀粉粒染色觀察.與WT根尖中淀粉粒比較，ON11根尖中淀粉粒顯著減少，而RNAi31中顯著增多(圖6).

圖6 OsNAC2轉(zhuǎn)基因株系淀粉粒染色Fig.6 The starch grains dyeing of OsNAC2 transgenic lines根尖淀粉粒染色(1～2： ON11； 3～4： WT；5～6： RNAi31；bar=0.2mm)

研究表明，植物能否正確的響應重力信號的刺激，與生長素的生物合成、極性運輸和信號傳導聯(lián)系緊密.生長素響應因子AUXIN RESPONSE FACTOR7(ARF7)和ARF19對向重力性的響應有著關鍵作用[26-28].擬南芥的淀粉體部分缺失突變體acg20和acg27表現(xiàn)出對重力響應減弱[29].由于根尖淀粉粒的發(fā)育與根的向重力性有關，因此進行了OsNAC2轉(zhuǎn)基因株系與野生型株系的向重力性反應實驗.實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ON11株系向重力彎曲角度小于WT，而RNAi31株系的彎曲角度大于WT(圖7).說明OsNAC2會減弱水稻根尖的向重力感應，即參與了水稻根的重力感應過程.推測OsNAC2可能通過生長素信號通路來調(diào)節(jié)水稻根的向重力感應.

圖7 不同株系的向重力性反應及彎曲角度測量Fig.7 The gravitropism experiments and curvature measurement of OsNAC2 transgenic lines紅色箭頭指向為測量的角度，Student’s t-test，*表示Plt;0.05，**表示Plt;0.01，***表示Plt;0.001. n≥6.

3 討 論

3.1 OsNAC2可能參與IAA信號通路

生長素的代謝、轉(zhuǎn)運、信號轉(zhuǎn)導與根系發(fā)育息息相關.在生長素信號通路過程中，AUX/IAA-ARF家族在生長素信號通路中起到負調(diào)節(jié)作用.ARF蛋白在生長素的濃度較低時會受到抑制，下游生長素響應基因無法表達；而ARF蛋白在生長素濃度較高時，解除抑制，下游生長素響應基因開始表達[30-31].

在激素表達譜和OsNAC2pro∶∶GUS株系對不同濃度生長素響應實驗中，發(fā)現(xiàn)當生長素在一定濃度范圍內(nèi)時，OsNAC2可受到IAA顯著誘導；但在100μmol/L生長素處理下時，其表達受到抑制(圖3).結(jié)合芯片數(shù)據(jù)分析及生長素代謝相關基因qRT-PCR結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與生長素相關基因的表達在過表達株系ON11中受到抑制(圖5).說明OsNAC2可能通過抑制AUX/IAA家族基因的表達，調(diào)節(jié)生長素通路信號轉(zhuǎn)導，但其具體的影響機制仍需進一步分析.

3.2 OsNAC2過表達可導致水稻主根變短

通過對轉(zhuǎn)基因株系表型的鑒定，發(fā)現(xiàn)OsNAC2過表達會導致水稻主根變短(圖4).有研究發(fā)現(xiàn)，過表達OsYUCCA1的轉(zhuǎn)基因植株IAA水平升高，表現(xiàn)出過量生產(chǎn)生長素的表型特征，而反義表達OsYUCCA1 cDNA的植株則表現(xiàn)出與生長素不敏感突變體類似的表型[9].在水稻的GH3家族中，OsGH3.1的組成性表達降低了水稻中生長素的含量[32]，催化過量的IAA與多種氨基酸結(jié)合來維持生長素的體內(nèi)平衡[33].OsGH3-8編碼一個IAA酰胺合成酶，可將多余的游離IAA與氨基酸結(jié)合，維持游離IAA含量的動態(tài)平衡；過量表達GH3-8可抑制伸展蛋白的表達及生長素的信號傳導，造成植株形態(tài)的異常，如生長發(fā)育停滯[34].通過qRT-PCR結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖5)，與生長素合成相關的YUCCA-likegene家族中的OsYUCCAA2、OsYUCCA4、OsYUCCA6 和OsYUCCA7的表達量在過表達株系ON11中下調(diào)，GH3家族中的吲哚乙酸氨基化合成酶OsGH3-1和OsGH3-8上調(diào).這可以推測出OsNAC2是通過減少植株體內(nèi)生長素的合成及降低體內(nèi)游離的IAA含量，從而導致過表達株系的主根變短.

3.3 OsNAC2可影響根尖淀粉粒發(fā)育并降低向重力感應

生長素的合成、極性運輸和信號通路與水稻向重力性息息相關[26].OsNAC2過表達株系中，根尖淀粉粒及其向重力性受抑制(圖6，圖7)，且過表達株系中AUX/IAA家族和YUCCA-likegene家族中一些基因的表達量明顯受到抑制(圖5).因此，推測OsNAC2可能通過抑制生長素信號通路和生長素的合成相關基因的表達，從而影響水稻根尖淀粉粒發(fā)育和向重力性.

3.4 OsNAC2也可能參與GA代謝通路影響水稻根的生長

由于影響水稻根發(fā)育的因素眾多，本研究主要在生長素對根發(fā)育方面進行初步探究.OsNAC2除了可受IAA顯著性誘導，也受GA3的誘導(圖2).研究表明生長素能促進赤霉素降解DELLA蛋白，促進根的生長，而生長素運輸或信號通路減弱會導致DELLA蛋白降解減慢[35].擬南芥中赤霉素缺失突變體gal-3的根變短,是由于赤霉素能促進伸長區(qū)細胞的伸長[36]和根系分生組織的細胞增殖[37].因此，OsNAC2也有可能參與GA代謝通路影響水稻根的生長.這也說明植物激素間通過相互作用來調(diào)節(jié)植物根的生長.

綜上所述，OsNAC2可能是通過對生長素合成代謝及其信號通路的影響，從而調(diào)控水稻根的發(fā)育.但OsNAC2直接或者間接作用通路中相關因子的研究仍需后續(xù)研究加以揭示.

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OsNAC2TranscriptionFactorRegulatesEarlyRootDevelopmentbyMediatingAuxinMetabolicPathwaysinRice

HEJianmei1,2,3,LüBo1,2,XIDandan1,2,DENGQiming3,MINGFeng1,2

(1.InstituteofPlantBiology,SchoolofLifeSciences,FudanUniversity,Shanghai200438,China;2.StateKeyLaboratoryofGeneticEngineering,FudanUniversity,Shanghai200438,China;3.InstituteofRiceResearch,SichuanAgriculturalUniversity,Chengdu611130,China)

The NAC family is one of the largest families of specific transcription factors in plant, which played a crucial role in plant development and environment stress. In this study, we found that constitutive overexpression ofOsNAC2 in rice(ON11) reduced primary root length during early growth period, meanwhile RNAi transgenic line(RNAi31) has longer primary root length compared with WT. GUS staining showed thatOsNAC2 temporal expressed in root tip. In addition,OsNAC2 was significantly induced by auxin after different hormone treatments. Furthermore, microarray analysis and qRT-PCR revealed that genes related to biosynthesis, metabolism and signaling pathway of auxin varied significantly among transgenic lines ON11, RNAi31 and WT. The starch grain development and gravitropism of root were also restrained in ON11. Taken together, OsNAC2 might regulate the expression of genes in auxin synthetic metabolism and signaling pathways, reduce the auxin concentration, involved in the auxin response pathways, and finally affect the rice root development.

OsNAC2; Indole-3-Acetic Acid; rice; root

0427-7104(2017)04-0411-09

2016-12-07

轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(2016ZX08009-001-008)和國家自然科學基金(31471152)

何建美(1991—)，女，碩士研究生；明 鳳(通信聯(lián)系人)，女，副教授，博士生導師，E-mail： fming@fudan.edu.cn；鄧其明(通信聯(lián)系人)，男，副研究員，碩士生導師，E-mail： dengqmsc@163.com.

Q943.3

A