水稻(Oryza sativa)是世界上主要的粮食作物之一,粮食需求量日益增长,提高水稻产量对于应对全球人口的增长至关重要。到目前为止,在模式植物中发现了大量的保持绿色突变体,出现功能性延绿表型是增产增效的突破口之一。植物应对胁迫时发生许多生理变化,植物激素在调控植物生长和胁迫反应中起着重要作用。茉莉酸(JA)是一种存在于高等植物中的内源生长调节物质,也是众所周知的衰老诱导剂。衰老过程由相关转录因子激活或抑制,AP2/ERF作为植物特有的转录因子家族之一,在植物生命周期中参与许多不同的胁迫过程,研究功能主要集中于非生物胁迫的应答,对于ERF类转录因子如何提高作物产量的研究极少。本研究前期为了探索响应茉莉酸信号的分子机制,参考其他转录组数据分析筛选到OsDERF8转录因子,克隆OsDERF8并构建水稻遗传材料,通过黑暗诱导衰老和自然衰老方式,探究OsDERF8功能。OsDERF8影响叶片衰老进程,并解析相关分子机制。结果如下:1.通过qRT-PCR分析在不同处理下转录因子OsDERF8的表达模式;生物信息学分析发现OsDERF8转录因子与水稻中的OsERF101聚为一簇,亲缘关系最近,该基因被报道参与JA介导的叶片衰老进程;氨基酸序列分析显示OsDERF8与ERF家族基因一致具有保守的AP2结构域;利用水稻原生质体亚细胞定位实验确定转录因子OsDERF8定位于细胞核。2.水稻品种ZH11为背景构建了OsDERF8稳定过表达(OsDERF8-OE)和CRISPRCas9敲除株系(Osderf8-ko),培育筛选至纯合;苗期黑暗处理,实验结果表明离体叶盘OsDERF8过表达叶片提前黄化,Osderf8突变体叶片黄化时间晚于ZH11,Osderf8突变体具有较高的叶绿素含量和较完整的叶绿体结构;在自然环境衰老中,OsDERF8过表达表现出株型矮小,生育期缩短,产量降低;但Osderf8突变体叶片光合时间延长,籽粒饱满,产量提升。3.RNA-Seq分析,在Osderf8突变体中叶绿素降解和衰老相关基因显著下降,为衰老负调控因子;光合获悉更多相关基因表达显著上调,表明Osderf8突变体保持较高的叶绿素含量和光合能力;激素相关基因也大量富集,尤其为JA信号和合成基因,通过RT-q PCR对转录组数据部分基因进行验证。Promoter-LUC实验明确OsDERF8可以激活衰老标志基因(acute hepatic encephalopathyOsNAP、Osl85)和叶绿素降解基因(OsNYC1、OsPAO)基因启动子,表明OsDERF8可能通过调节此类基因的转录水平进而调控叶片衰老。4.转录因子OsDERF8影响水稻株型与根系发育,与ZH11相比Osderf8突变体根系发达,OsDERF8过表达根系发育受到抑制;OsDER8过表达在生殖发育期叶角增大。以上进程除了JA信号外可能有多种激素参与,例如RNA-Seq数据中生长素和细胞分裂素相关基因富集。5.OsDERF8功能与JA信号相关,Osderf8突变体对JA低敏。水稻原生质体中瞬时过表达JA核心转录因子OsMYC2,发现OsDERF8的表达上调;通过Promoter-LUC实验和Y1H实验明确OsMYC2间接调控OsDERF8的转录,表明水稻生长发育过程中转录因子OsDERF8在叶片衰老、根系发育等进程发挥重要作用,与JA信号密不可S63845分子式分。本研究发现OsDERF8正调控JA介导的叶片衰老进程,突变后可延缓叶片衰老,从而提高了水稻的产量,本研究为进一步挖掘了JA信号调控网络,对水稻选育具有重要的理论价值,也为优良品种的选育提供科学依据。