水稻寡分櫱短根矮稈基因msd1的克隆與功能分析

《水稻寡分櫱短根矮稈基因msd1的克隆與功能分析》是依託浙江師範大學，由張維林擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水稻寡分櫱短根矮稈基因msd1的克隆與功能分析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張維林
• 依託單位：浙江師範大學

項目摘要

水稻株型是構成水稻產量的重要性狀。克隆和鑑定控制水稻株型的重要功能基因對提高水稻產量具有重要的理論和現實意義。本申請項目在獲得一份由隱性單基因控制的水稻寡分櫱短根矮稈突變體msd1的基礎上，綜合運用圖位克隆技術以及T-DNA插入突變分析和RNA干涉分析，確定了一個蔗糖合成相關的基因是msd1的目標基因。在此基礎上，本申請項目擬克隆野生型MSD1和突變體msd1基因全長並獲得野生型和突變體基因間的序列差異信息；構建MSD1的互補載體轉化突變體的轉基因遺傳互補確認得到msd1基因；克隆野生型MSD1啟動子，構建GUS和GFP報導基因載體進行遺傳轉化分析MSD1基因表達模式及生物學功能；通過比較野生型和突變體間蔗糖合成及轉化途徑的主要中間產物含量差異和澱粉粒的大小及形態變化，確認突變體的蔗糖合成功能缺陷。通過本項目的研究期望解析突變體msd1株型的成因，為水稻產量性狀遺傳育種提供理論指導。

結題摘要

水稻株型是構成產量的重要因素，是育種家廣為關注的性狀。水稻的分櫱、根長和株高是水稻株型的重要組成部分。本研究建立在通過田間觀察所獲得的一份根極短、只有主莖而無任何分櫱、植株矮小等自發突變體基礎上，通過基因定位、T-DNA插入突變、RNA干涉分析、MSD1的功能互補、MSD1基因表達，確定控制突變體性狀的基因是一個蔗糖合成相關基因，根據該基因的編碼產物預測，添加外源的蔗糖及其分解產物葡萄糖和果糖回復了突變體的表型，這些結果暗示msd1植株的蔗糖合成可能受阻。但野生型和突變體之間的蔗糖含量以及蔗糖合成前體物澱粉和蔗糖分解產物葡萄糖和果糖的含量沒有差異。這些與預期相反的結果促使我們通過構建澱粉粒會被灰飛虱取食而減少這樣的平台以及套用基因晶片分析水稻應答灰飛虱取食間接驗證msd1突變體中MSD1的編碼產物不是作為碳源為細胞提供合成新化合物的碳骨架以及為細胞的呼吸代謝提供底物與能源，MSD1編碼的產物可能是糖信號傳遞途徑中的重要一員，而後的野生型和突變體水稻基因表達晶片結果也佐證了這一推測。本項目的實施，為理解水稻植株形態的建成提供了新的認識，也將擴展我們可溶性糖調控水稻株型的認識。