《基於PS和CFO1的水稻花器官特徵基因調控網路研究》是依託西南大學，由李雲峰擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於PS和CFO1的水稻花器官特徵基因調控網路研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李雲峰
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
當前，花發育的研究焦點開始從相關基因的克隆轉向基因的表達調控。基於大量的分子證據，人們已經在擬南芥中建立了比較深入的花器官特徵基因調控網路 (FOS-GRN)，而關於水稻FOS-GRN的研究還比較少見，目前僅有的研究也表明水稻和擬南芥之間的FOS-GRN有很大差異。在先前的三個國家自然科學基金項目中，我們鑑定了兩個關鍵的水稻花器官特徵發育調控因子PS和CFO1，並初步推測它們可能參與了水稻花器官特徵基因SPW1和DL的表達調控，然而目前還不清楚這種調控作用的分子機制。在本項目中，我們計畫利用目的基因的各種單/雙/多突變體及異位表達植株，通過精細的表型和表達模式比較分析、基因互補分析、蛋白質互作分析和蛋白質與DNA的結合分析，以期解析PS、CFO1、SPW1和DL基因之間的分子調控網路。該項目的實施對於水稻乃至禾本科物種的FOS-GRN研究具有重要的意義。
結題摘要
花發育的研究焦點已經從基因克隆轉向表達調控。基於大量的分子證據，人們已經在擬南芥中建立了比較深入的花器官特徵基因調控網路 (FOS-GRN)，而關於水稻FOS-GRN的研究還比較少見。本項目中，我們利用各種單/雙/多突變體及異位表達植株，通過精細的表型和表達模式比較分析、基因互補分析、蛋白質互作分析和蛋白質與DNA的結合分析， 最終確定了兩條水稻內輪花器官特徵發育調控途徑。1、SL1—SPW1—DL調控途徑：SL1直接結合到SPW1基因啟動子上，激活SPW1基因的高水平表達，而SPW1的主要功能是通過抑制DL基因在雄蕊中的異位表達從而維持雄蕊的特徵發育；當SL1基因功能缺失後，SPW1僅能維持本底水平的低表達，不能有效地抑制DL基因的異位表達，DL在雄蕊原基中異位表達後導致OsMADS2/4基因的表達下調，從而引起雄蕊向雌蕊的同源異型轉變。2、CFO1/OsMADS2/4/6—DL調控途徑：CFO1基因和其他MADS-box基因OsMADS2、OsMADS4及OsMADS6互作，從而形成異源多聚體去抑制DL基因在內稃邊緣及漿片中異位表達；當CFO1基因功能缺失後，DL基因在內稃邊緣及漿片中“部分”異位表達，從而“部分”抑制了B功能基因OsMADS2/4/16的表達，形成各種嵌合器官。所以，SL1—SPW1—DL主要在雄蕊中抑制DL基因的異位表達，而CFO1/OsMADS2/4/6—DL調控途徑主要在內稃邊緣及漿片中抑制DL基因的異位表達。這兩個調控途徑相對獨立，但是相互互補，共同將DL基因的表達限定在外稃和雌蕊中，從而在維持水稻內輪花器官正常特徵發育中發揮重要的作用。該結果為人們理解DL基因在花器官 在水稻的花器官特徵發育調控中，DL基因在外稃中脈和雌蕊中特異表達並調控它們的特徵發育，而在其他花器官中不表達。DL基因的表達和功能橫跨第1輪和第4輪，而缺位於中間的其他花器官，這是非常獨特的，也正是水稻花器官特徵能正常建立的關鍵；本項目的結果為這種獨特表達模式的分子調控機理作出了關鍵合理的解釋，開啟了水稻FOS-GRN建立之門。
