摘要
水稻花时是指颖花一天中开放和闭合的时间。开闭颖是水稻生殖发育过程中的关键时期，受到精细调控。同时父母本花时相遇是杂交稻制种的必要条件。因此，研究水稻开闭颖的细胞学基础和调控机理，具有重要理论价值和实际意义。前期研究表明，浆片是控制颖花开闭的关键结构，环境因素、品种特性及植物激素（特别是茉莉酸）是影响水稻花时的重要因素。但是，关于水稻开闭颖过程中详细的细胞学变化和分子机理还未深入研究。因此，本研究综合利用各种手段，系统观察了水稻开闭颖过程中浆片的细胞学变化，解析了茉莉酸调控水稻花时的分子机制。主要结果包括： 1.发现浆片体积在开花前一天无明显变化，在开花当天浆片吸水膨大，其外侧伸入内外颖接合，挤压内外颖，打开内外颖钩合，促使颖花开放。随后浆片失水皱缩，颖花闭合。 2.随着开花的临近，浆片含水量逐渐升高。浆片内主要糖类为果糖、葡萄糖和蔗糖，葡萄糖和果糖含量随着开花进程不断增多，而蔗糖含量微弱下降。推测这三种糖为调控浆片渗透压的主要物质，其中葡萄糖和果糖积累主要从小穗轴中转运入浆片，而蔗糖部分分解产生葡萄糖和果糖。 3.利用RNA-seq分析开花过程不同时间点浆片，鉴定出大量差异表达基因，这些基因主要富集在茉莉酸合成与信号转导、糖转运、水通道活性、细胞壁代谢、钙离子结合等通路上。进一步与糖类代谢组数据进行了加权共表达网络分析，筛选出了一个与葡萄糖和果糖积累高度相关的基因模块，该模块也富集在JA信号、水缺乏响应及钙离子结合等途径。说明这些通路可能调控浆片膨胀过程。 4.鉴定了一个定位在叶绿体的JA合成关键基因OsAOS1，该基因在正开花时的浆片中有高表达量。突变后花时紊乱，开花后不闭颖。外施茉莉酸甲酯促使突变体颖花正常开闭。Osaos1颖花中JA及糖含量显著下调，花时相关基因表达水平显著下调，表明浆片中JA能够通过调控花时相关基因的表达进而调节浆片吸水与失水。 5.利用DAP-seq技术鉴定茉莉酸信号关键因子OsMYC2在基因组的结合位点和结合基序，并证明OsMYC2能结合并激活OsSWEET4、OsXTH11、OsAQP12/38、OsAOS1的表达。 本研究最后提出茉莉酸通过OsMYC2激活糖转运蛋白、细胞壁松弛因子和水通道蛋白促进浆片内可溶性糖积累来降低细胞渗透势，重塑细胞壁从而降低膨压，同时诱导水通道基因表达促使浆片吸水膨大，最终诱导开花。本研究揭示了水稻开闭颖的细胞学基础和分子调控机理，为进一步理解水稻生殖发育和籼粳花时不遇奠定基础，也可为培育花时相遇的杂交亲本提供指导和基因源。
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