《水稻光/溫敏雄性不育基因p/tms12-1的發生和功能》是依託華南農業大學，由周海擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：水稻光/溫敏雄性不育基因p/tms12-1的發生和功能
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周海
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水稻是最重要的糧食作物之一。雜交水稻是提高水稻產量的主要手段。水稻光/溫敏不育系已廣泛的套用於兩系法雜交稻。但是不育起點溫度漂變阻礙其進一步擴大套用，並且光/溫敏不育的分子機理也是不清楚的。本項目擬通過綜合手段揭示p/tms12-1控制的光/溫敏不育的分子機理。首先通過遺傳轉化確認osa-smR5864控制了水稻光/溫敏不育。通過生物信息學分析和對DCL和RDR突變體中osa-smR5864w表達量的分析，探討osa-smR5864的small RNA類型。在此基礎上分析osa-smR5864m的表達量與不育起點溫度之間的關係，進一步建立篩選（培育）低不育起點溫度光/溫敏不育系的方法。最後通過綜合分析和遺傳轉化篩選osa-smR5864靶基因，闡明p/tms12-1控制的水稻光/溫敏不育的分子機理。該項目的研究將揭示水稻光/溫敏不育的分子機理，並且在作物雜交育種中存在潛在的套用價值。
結題摘要
水稻是我國主要的糧食作物也是全世界50%以上人口的主糧，隨著人口的增加和可耕地的減少，增加水稻產量是科學家不懈努力的方向。雜交水稻可以提高10-20%的產量，水稻光/溫敏不育系既是兩系雜交水稻育種的關鍵，也是開展植物感應光周期和溫度的優良材料。前期，我們已經證明p/tms12-1位點的一個SNP調控農墾58S的光敏不育和培矮64S的溫敏不育。p/tms12-1編碼一個長鏈非編碼RNA，通過加工可以產生多個小分子量RNA。本項目初步闡明了p/tms12-1調控的光/溫敏不育的分子機理，發現了phasiRNA新的功能和建立了新的光/溫敏不育系培育方法。通過半薄切片和TUNEL檢測發現高溫下的培矮64S的絨氈層提前發生凋亡而絨氈層降解後期又滯後是培矮64S高溫不育的顯著特徵。通過多個功能互補和small RNA靶模擬技術捕獲osa-smR5864確認osa-smR5864w/m調控水稻光/溫敏不育。通過p/tms12-1座位的結構分析以及在小分子RNA加工突變體中分析osa-smR5864w的表達量和突變體表型觀察，發現osa-smR5864是一個新的phasiRNA。結合osa-smR5864亞細胞定位，靶位點預測和基因晶片分析初步篩選了7個候選靶基因。通過分別在野生型和光/溫敏不育系中過量表達和RNAi這7個基因後暗示P/TMS12-1TG1和P/TMS12-1TG2可能是osa-smR5864的靶基因。最後，通過CRISPR/Cas9技術定點突變P/TMS12-1上的不同位置培育光/溫敏不育系，而適當的增加osa-smR5864m的表達可以降低光/溫敏不育系的不育起點溫度。這些工作有利於認識植物對光周期和溫度的感應機制，phasiRNA的功能和促進雜交水稻育種的發展。課題執行期間，申請專利4項，發表SCI論文2篇（Nature Communications, 2014; scientific reports, 2016）。
