水稻小穗發育相關基因NSG的克隆和功能分析

《水稻小穗發育相關基因NSG的克隆和功能分析》是依託西南大學，由何光華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水稻小穗發育相關基因NSG的克隆和功能分析
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何光華
• 依託單位：西南大學

項目摘要

花器官的發育生物學是近年來的研究熱點，特別是水稻花器官發育尤為重要。水稻花發育模型可以借鑑擬南芥，但也有區別，如小穗是一個典型的禾本科植物特有的花序結構，目前對其發育調控的分子機制研究相當缺乏。我們在突變體庫構建中發現了一個新的花器官突變體- - 水稻穎殼發育不停止突變體nonstop glumes（nsg），表現為副護穎、護穎、內外穎以及花梗前期正常，但是持續生長，花器官發育也異常，多數突變體的雄蕊減少，部分的雌蕊為三柱頭或雙子房。已將nsg突變位點定位在第4染色體上15kb範圍內，並通過測序找到了候選基因。在此基礎上，我們將進一步確定候選基因，並通過超表達、RT-PCR、real-time PCR以及原位雜交等技術分析基因功能，探討對其它花發育基因的影響，希望通過該項目的研究，能夠為弄清水稻小穗發育調控分子機制奠定基礎。另外，水稻作為禾本科的模式植物，研究結果也將惠及其他禾本科糧食作物。

結題摘要

小穗是禾本科特有的器官，其發育涉及複雜的調控網路。我們發現的水稻小穗發育突變體nsg (nonstop glumes)，在小穗早期發育階段，其外副護穎明顯退化，內副護穎及兩側護穎都要顯著長於野生型，nsg小花有不定數量的穎殼狀器官。NSG被定位在第4染色體標記SWU4-51和SWU4-46之間15kb的區域內，其間一個C2H2鋅指蛋白編碼基因OsJNBa0058G03.3在野生型和nsg間存在序列差異。通過RNAi轉基因驗證，確定該基因為NSG目的基因。NSG在野生型水稻中的根、莖、葉及花序中都有表達。在nsg小穗中，花器官特徵基因OsMADS4、OsMADS16、DL及OsMADS3的表達下降，OsMADS1的表達上調。在osmads1/nsg雙突變體中，副護穎和護穎依然表現伸長，內外穎、漿片、雄蕊及心皮均發育異常。這些結果表明NSG通過影響花器官特徵基因的表達。