《水稻新型不育系武香S育性轉換分子機理與套用基礎研究》是依託武漢大學，由丁毅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻新型不育系武香S育性轉換分子機理與套用基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁毅
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
兩系雜交稻在我國水稻生產中的地位越來越重要，但對其光溫敏核不育育性轉換的分子機理仍然不十分清楚。為此，我們以新型兩系不育系武香S為材料，擬利用表觀遺傳學的分析技術並結合有關細胞、分子遺傳學等研究方法，對其進行育性轉換的分子機理研究，包括開展不同發育時期染色質核小體組蛋白修飾研究、全基因組DNA甲基化研究、轉錄組學、miRNA研究以及蛋白質組學研究等， 尋找育性轉換前和育性轉換後的各種表現差異，從而較為全面系統的揭示水稻兩系不育系武香S在育性轉換過程中所涉及以及發生的分子事件，構建育性轉換的調控網路，尋找關鍵的調控節點和重要的相關基因，為闡明水稻兩系不育系育性轉換的分子機理提供實驗依據；同時，嘗試兩系不育系的多種利用途徑，發掘優質種質資源的利用價值，探索雜交水稻兩系不育系一系多用在遺傳育種套用中的有效途徑，為一系多用構想提供實驗依據以及套用理論基礎，有利於指導兩系雜交稻的生產套用。
結題摘要
以兩系不育系武香S為材料，對其育性轉換的分子機理進行了較系統地研究，結果表明：（1）在武香S miRNA 表達譜分析中，共預測到373個新的miRNA分子，提出了一個依賴miRNAs 參與育性轉換可能的調節途徑；（2）對染色質核小體組蛋白修飾研究表明，在育性轉換期H3K9ac和H3K4me2均主要富集於轉錄起始位點處。獲得16,141個育性轉換顯著差異表達基因，以及開放染色質區域差異關鍵轉錄因子 688個；發現轉錄因子ERF141、 MADS7、MADS50和MYB它們構成一個非常複雜的調控網路，在花葯角質層和外壁形成起關鍵作用，提出ERF141和MADS50 等轉錄因子作為UbL40 mRNA 的上游調控因子，對育性的轉換進行調控的假設；（3）iTRAQ 定量蛋白質組學和轉錄組學的比較分析，發現在武香S育性轉換期前後分別有65個和55個差異表達蛋白而在轉錄組也有相應的差異表達基因，它們形成cor-DEPs-DEGs 在武香S 育性轉變過程中有重要的作用，共同構成蛋白-蛋白相互作用調控網路；（4）在lncRNA 表達譜和circRNA表達譜研究中，共鑑定出3948個lncRNA分子，選出622個差異表達lncRNA，其中97個lncRNA作為miRNA的合成前體參與轉錄後調控，89lncRNA能以內源競爭性偽靶標的方式通過lncRNA- miRNA-mRNA網路調控miRNA靶基因的表達，來調控武香S育性的轉換；得到9994個候選circRNA分子，獲得186個差異表達circRNA，預測了circRNA-miRNA-mRNA網路互作關係，獲得15個差異表達circRNA參與ceRNA網路調控，從而調控花粉發育；（5）在與花粉育性相關的水稻PLL 基因家族和PPR 基因家族的研究中，鑑定了12個PLL基因，構建人工miRNA表達載體對OsPLL3和OsPLL4兩個基因進行沉默，結果表明其沉默引發了花粉部分不育的現象；鑑定出491個PPR基因，預測49個miRNA和54個對應的PPR基因靶標，結合分析了武香S 的RNA-Seq結果，說明PPR基因與相應miRNA共同參與到水稻的花粉發育以及育性轉換；（6）武香S已經提供給全國多家育種單位進行配組，本組育成武香S 四個新組合：武兩優17、武兩優16、武兩優42、武兩優73。 共發表SCI論文6篇，獲得S新品種權一項。
