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1、水稻稀穗基因编码新的核内蛋白并且调节腋分生组织的形成（作者略去，摘要略去，参考杂志略去计算数据略去）天线结构在高等植物中依赖于顶端分生组织的活动(SAM)和腋分生组织（AMs）的活动。SAM产生一个效应主要作用于叶原基,而AMs生成叶的腋原基并上升传递到水稻枝干和花。因此,AMS的形成在植物体系建构中是一个重要的步骤。在这里，我们描述了水稻（Oryza sativa）稀穗基因(lax2)影响了AM形成的突变。它调节水稻在植物的地上部分的分枝生（除了主分支中的圆锥花序。）lax2突变体类似于lax1,因为它缺乏一个大多数侧向分支的圆锥花序并且减少了AMs在营养阶段的数量。lax1 lax2双突变
2、体表现为协同作用并增强了reduced-branching表型,说明了多个路径分支的存在。LAX2编码包含植物的保守域与LAX1交互的核蛋白质。我们认为，LAX2是一种新型的基因和LAX1共同调节水稻AMs的形成。介绍一种植物的主体是建立在胚胎发育过程中一个顶基轴上的。这个生物结构基于顶端分生组织和根尖分生组织。相比之下，成熟植物的复杂性随植物组织增长而增加。在水稻中，在叶片的叶腋产生的一个新的分枝称为分蘖，而AM产生的花序生成一个高阶的分支,叫做脊柱分支，更准确的说，从营养阶段过渡到生殖阶段，每个分蘖的SAM变成一个花序分生组织,形成一个称为圆锥花序的花序。在圆锥花序的发展过程中，花序分生组
3、织主要的分支产生主穗的分支(PB)，根据其发生的时间和位置，PB也会产生一定数量的二级分支分生组织。最终，主要分支的分生组织和二级分支小穗的分生组织分化成一个终端。因此，具有特殊意义模式的作物在不同源生地物种多样性是因为它调节的分支数量、机构不同, 并且影响了花序分支和小穗的发育。横向分支的受到横向效应的生成和发展的影响，世代数和横向效应的结果受激素的共同作用,如生长素、细胞分裂素等。AM-specific基因突变体包括拟南芥revoluta和羊cotyledon3基因，表型不仅显示在分支上也存在在各种方面(SAM、叶极性和维管模式)。还有另外一种AM突变类型，在番茄中侧抑制和掩盖突变体在侧向
4、分支中显示出缺陷，在拟南芥、侧抑制器和调节器的腋分生组织中突变体也存在缺陷。一些突变体显出AM缺陷,包括在圆锥花序生长中的缺陷。突变体monoculm1 （moc1 / spa), panicle1(lax1),和卷曲的圆锥花序(fzp)已经被证明能够影响自身的模式的发展。因此，虽然这些因素之间没有直接或间接连的联系，转录网运作期间依旧可以起动或维护。 水稻moc1基因编码转录监控GRAS的是番茄和拟南芥的LA基因，其与番茄和拟南芥有直系同源的基因关系，编码R2R3-type MYB转录因子。水稻和玉米BA1基因也属同源，每个基因编码一个转录因子,包含一个基本helix-loop-helix(
5、bHLH)域。水稻的FZP基因是玉米BD1同源基因。在许多情况下，转录因子识别保存在不同的植物物种中的AM-defective突变体。因为正在形成的过程是由多个因素监管的,说明参与这个过程的遗传和生化因素是必要的。在这里,我们描述一种新型基因,LAX2,参与在水稻的防卫。LAX2通过植物的生长，调节水稻的地面部分的分支（除了PB的圆锥花序），它也调节水稻在植物的地上部分的分支（除了主分支中的圆锥花序。）lax2突变体类似于lax1,因为它缺乏一个大多数侧向分支的圆锥花序并且减少了AMs在营养阶段的数量。lax1 lax2双突变体表现为协同作用并增强了reduced-branching表型,说明
6、多个路径分支的存在。结果lax2突变体被孤立而筛查突变体与异常的圆锥花序从而得到发展。我们发现三个独立突变等位基因,都表现出一种sparse-panicle表型。这些等位基因,从甲磺酸盐和g-ray辐照诱变群体中,被分别标记为为lax2-1,lax2-2和lax2-3。野生型水稻的穗由PBs、SBs、小穗(grass-specific结构单元的花序)、圆锥花序组成。这个分支含有多个基础特征的水稻穗。描述稀疏的lax2-1圆锥花序,用清点的数量花序分支的方法区分野生型和突变体。lax2-1突变体的产生更少的穗数，定量分析的lax2-1突变穗显示,PBs的数量不受变异的影响(图1)。然而,总侧分支
7、的数量是PBs的数量的总和。而SBs,和小穗基因, lax2-1基因是减少的，这表明稀疏的圆锥花序的外表和小穗数的减少是lax2-1突变并且减少的数量直接由在树枝上的小穗承担(图1 b)造成的。因为终端之外的小穗产生侧枝的花序分生组织,lax2-1突变体似乎在所有横向缺陷生产的圆锥花序分支中(除了PBs)都存在。Lax2突变体也存在缺陷，在lax2突变体中营养生长产生的分蘖数减少(图1 c和1 h)。因为没有被标记的分蘖芽的叶片在lax2-1突变体(图1 d)中减少了分蘖数量从而引起了缺陷，而不是增强分蘖芽的顶端优势从而引起了缺陷。由于减少的数量存在lax2-1分蘖,成熟的lax2-1基因型植
8、物的圆锥花序少于野生型植物。因此，尽管圆锥花序PBs的数量没有被影响，lax2-1突变体也未能横向在营养和生殖方面得到发展。其它lax2突变的等位基因中，lax2和lax3有同样的分支，观察影响lax2-1突变体的圆锥花序,除了lax2-2 PBs的数量和lax2-3略增加(表1)其他均没变。自lax2变异的减少分支最多的发育阶段以来,在这些突变体中PBs的数量的增加的可能是一种间接效应来弥补减少的高阶分支和小穗造成的。lax2-2和lax2-3的分蘖数都减少,但减少的程度lax2-3不如lax2-1或lax2-2明显(表1)。考虑到所有这三个lax2等位基因携带突变可能是null(下面讨论到
9、)和所有lax2突变体起源于不同的遗传背景(见方法)造成的,而营养分支表型可能受到遗传背景的影响。lax2 lax1与moc1基因的相互作用为了表述清楚lax2与其他水稻突变体的遗传相互作用表现为一个缺陷,我们构造一个含有lax2和lax1或moc1的双突变体。分析lax1降低SBs和圆锥花序的小穗可以得知,这类似于lax2圆锥花序，lax1分蘖数量在营养阶段稍微减少(图2 - 2 c和2 g 2i)。lax1 lax2双突变体的表型比单突变体的更极端。在两个突变体中，所有的SB基因都在小麦的穗中缺少。在营养阶段,单突变体共享相似的表型时会减少分蘖数量(图2 b和2 c)。然而,有一个强大的分
10、蘖减少分支的双突变体(表2E、表2)。因此，对于分支的小穗和缺乏舵柄的分支lax1 lax2双突变体的强大的影响意味着有多个路径分支，除了PB形成营养阶段和生殖阶段时lax1和lax2在这些途径中存在。在我们的分析中使用的moc1、moc1-4等位基因,也有一个稀疏的圆锥花序。然而, moc1-4的分支的圆锥花序不同于野生型lax1或lax2。营养分支表型moc1在被影响的遗传背景下，我们试图用lax2 moc1双突变体在相同的遗传背景对应的单突变体来进行试验。我们使用源自Nipponbare的lax2-2和moc1-4，lax2-2 moc1-4双突变体的表型是比这更极端的单突变体。LAX2
11、的参与与维护AM的过程减少分支营养和生殖阶段对lax2和双突变体表明是由一个缺陷的形成的,lax2参与发起或维护的是证实了这一点,我们观察到OSH1蛋白的表达(分生组织)的一个标志时,在双突变体的形态学上端部分存在lax2、 moc1基因。在野生型植物的营养阶段,人们可以检测到细胞第二个和第三个最小的叶的腋原基(P2-P3) 作为一个突起表达出OSH1蛋白。类似的结构观察在ax2-2和moc1-4双突变体中图3 b - 3 d)。这些突可能包括细胞,在P4叶腋产生一个初始点,正在形成的野生型植物生存在x2 moc1单突变体(图3 f - 3 h和3 j)。P5叶腋,是不断生长的覆盖着先出叶在野
12、生型植物和lax2 moc1单突变体(图3 k - 3 m和3 o)。在生殖阶段,形成原基、引起PBs通常在lax2突变体与野生型(图3 p and3Q)中。OSH1的密集的区域用红色箭头表示在图3 p和3驻留上方的地方，OSH1监管野生型和lax2的突变。这些地方也以紧凑的细胞的方式频繁产生细胞的分裂,对应于初始分生组织注定要成为SBs的小穗。考虑到横向树枝形成在PBs的数量,如SBs或小穗、lax2,lax2还参与AMs在生殖阶段的维护。LAX2与LAX1杂交需要保守域LAX1和LAX2功能的重叠并且两个蛋白在核中本地化。因此,LAX1 LAX2杂交是可能的。为了验证这一点,我们进行了酵母
13、混合动力分析(图6)。酵母细胞携带着诱饵LAX2 的cDNA在选择性培养基上生长,在LAX2转录激活域至少在酵母细胞中存在,。因此,我们使用一个诱饵构造与部分LAX2的 cDNA缺乏末端氨基酸相应区域的LAX2杂交。我们证实,酵母细胞携带这个诱饵和空间的选择性培养基上几乎没有增长。然后我们将酵母细胞作为LAX1 cDNA的诱饵。而选择性培养基上的转化株生长了,表明LAX1和LAX2酵母细胞之间的相互作用。结论LAX2在水稻地上部分支的发展的功能。lax2突变体的表型在营养和生殖阶段是类似于lax1突变体的。协同遗传相互作用的lax2 lax1和moc1分支(如lax1 lax2和lax2 mo
14、c1双突变体的表型)表明, lax1,lax2,分支和moc1有多种途径 (图7)。lax2编码核蛋白质并对植物保护领域起作用,而且自身与lax1通过地区结合到这一领域。到目前为止,许多因素调节形成因素已确定,但这些因素之间的生化关系不是很透彻。因此,我们认为LAX2行为是一种新型的因素与水稻表现为协同作用。LAX2在AM维护过程中发挥作用lax2突变体有一个稀疏的圆锥花序,导致SBs和小穗的数量减少。lax2也影响植物的生长,lax2突变体分蘖较少。lax1或moc1 monoculm与lax2结合的双重突变型的表型相同。lax2植物分支减少或缺乏可能是损失造成的。研究了腋产生分蘖芽,SBs
15、,或在lax2双突变体中的小穗，而形态学、组织学和扫描电子显微镜观察下并没有提供证据,有趣的是,免疫组织化学分析lax2引起的变异花序表明AMs SBs或单粒以PBs anti-OSH1抗体为标志,与野生型相似。此外对lax2 moc1双突变体、人口腔OSH1-positive细胞组织学和免疫组织化学观察分析可知LAX2参与维护。相比之下,PBs花序的形成并不取决于LAX1或LAX2,尽管都与PB(Figure5C)形成有关。形成注定要成为PBs的AMs是一个独立的花序松散的基因。另外,PB的形成可能不需要宽松的基因的全部活动来促进横向生长的维护即形成, 其后，PBs开始作为独立的主芽伸长。
16、水稻通过基因通路调节维护AmsLax1and lax2突变体的惊人的相似性表明上位lax1和lax2之间的关系。然而,双突变体协同增强的表型与单一突变相比,表明LAX1和LAX2独立通路正在形成,而不是二者间接监管一个基因。支持这一点的是,LAX1或LAX2的表达不是去除LAX2或LAX1突变体（分别由线标出，见附加图3和4)。因此,我们认为有多个通路形成的调节是LAX1和LAX2(图7) 行动造成的。MOC1是调节形成MOC1水稻突变体的另一个因素,分支机构的数量减少了营养和生殖阶段。moc1和lax1的结合结果是完全丧失了分支。这种表型类似moc1 lax2双突变体。在这三个因素(MOC1、LAX1 LAX2)的重叠功能中，我们认为有多个通道的形成 (图7)。一旦这三个因素中有两个被相应的基因强烈抑制MOC1似乎就比LAX1或LAX2更起到关键的作用。有趣的是,PBs的数量并不减少lax1 lax2单突变体
