《東鄉野生稻OsEBS基因增加穗粒數以及提高生物量的機理》是依託復旦大學，由羅小金擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：東鄉野生稻OsEBS基因增加穗粒數以及提高生物量的機理
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：羅小金
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
遺傳改良是提升作物產量和品質的最重要推動力，如今分子設計育種逐漸成為遺傳改良的一種有效途徑，其核心是對關鍵基因功能的認識，因此水稻產量及重要農藝性狀基因的分子基礎研究至關重要。我們從東鄉野生稻(O.rufipogon Griff)中克隆了一個增加穗粒數和提高生物量的基因OsEBS。該基因與HSP70-Bip蛋白同源，但只含有N端的ATPase結構域，定位在細胞膜和細胞質中，是一個由HSP70變異而來的新基因。轉基因研究表明，OsEBS在單雙子葉植物中具有保守的生物學功能。本研究將進一步分析OsEBS的功能，利用酵母雙雜等方法找出其下游互作基因，揭示OsEBS控制穗粒數和生物量的分子機制；通過基因組結構分析，剖析OsEBS在我國水稻品種中的遺傳變異，闡明OsEBS在單雙子葉植物間、野栽間及品種間的進化關係。為我國新興起的品種分子設計提供重要的元件，也為我國超級稻育種提供基因資源和理論依據。
結題摘要
資源匱乏是造成當前超高產水稻育種徘徊不前的根本原因之一。普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）是亞洲栽培稻(O.sativa L.)的祖先種，從野生稻中發掘栽培稻中已丟失或削弱了的優異基因，對我國水稻育種研究具有特殊的意義。本研究從江西東鄉普通野生稻中克隆到一個提高生物量及產量的基因OsEBS，並開展了相關特徵研究和進化分析，獲得以下主要研究結果： 1.細胞學分析表明, OsEBS生物量的提高是細胞數目增加的結果。胺基酸序列比對發現, OsEBS與定位於內質網的HSP70-Bip蛋白同源。與具有三個保守結構域的HSP70相比，OsEBS蛋白缺失C端的底物結合域和末端定位信號, 只含有N端的ATPase結構域，定位在細胞質中。進一步分析發現, OsEBS基因上游調控區內不含HSP70所具有的的熱激活元件HSE, OsEBS基因的表達也不能被熱激誘導。因此推測OsEBS是一個由HSP70變異而來的新基因，產生了不同於典型分子伴侶的新功能。 2.通過分析HSP70蛋白家族的進化關係以及相應的蛋白質結構域發現，OsEBS在丟失了底物結合域和C末端後，胺基酸序列變異加速；進一步系統進化分析發現類似於OsEBS的結構域丟失事件是禾本科植物特有的。推測該結構域丟失事件發生在單子葉植物和雙子葉植物分化後，並且保守存在於多種禾本科植物中。 3.利用酵母雙雜交系統篩選到一個生長素回響因子ABP1與OsEBS互作。已有實驗證明ABP1在細胞生長調控中甚至是細胞對生長素的敏感性上起作用。本研究中，生長素含量檢測發現，滲入系BIL112的生長素含量極顯著的高於對照桂朝二號。由此推測OsEBS極有可能通過與ABP1的互作，影響生長素回響基因的表達，調控細胞增長，最終提高生物量和穗粒數。
