《水稻株型和穗型的分子遺傳調控網路》是依託中國農業大學，由孫傳清擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：水稻株型和穗型的分子遺傳調控網路
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：孫傳清
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
株型和穗型是兩個影響水稻產量的重要農藝性狀，它們是多基因控制的複雜數量性狀。克隆控制水稻株型和穗型的關鍵基因，構建其參與的遺傳調控網路，將為塑造水稻理想株型、培育高產水稻品種奠定重要的理論基礎。本項目申請人及共同申請人克隆了兩個控制水稻株型和穗型重要基因CAD1和HQ7。CAD1和HQ7基因均通過生長素抑制分櫱生長，促進枝梗發育，增加每穗粒數，最終提高單株產量。本項目擬在此基礎上，以CAD1和HQ7基因分別和同時過量表達、下調錶達轉基因植株等遺傳材料為研究對象，利用分子生物學技術，在轉錄水平、蛋白水平和激素代謝水平，進一步研究CAD1和HQ7的功能，鑑定CAD1和HQ7的下游互作基因，構建CAD1和HQ7基因共同參與、由生長素所介導的水稻株型和穗型遺傳調控網路，研究結果不僅為構建水稻株型和穗型的遺傳調控網路提供重要基礎，而且為改良水稻株型和提高產量提供新基因和新技術。
結題摘要
株型和穗型是兩個影響水稻產量的重要農藝性狀，克隆控制水稻株型和穗型的關鍵基因，構建其參與的遺傳調控網路，將為塑造水稻理想株型、培育高產水稻品種奠定重要的理論基礎。本項目在前期工作基礎上，進一步研究了控制株型、穗型基因重要基因PAY1和HQ7的功能，並且克隆了4個控制水稻穗粒數和產量新基因。發現HQ7屬於auxin-signaling F-Box (AFB)基因家族（OsAFB6），過表達HQ7/OsAFB6基因的突變體和轉基因系均表現抽穗延遲，枝梗和穎花數增多，產量提高。在穗發育基因FZP的上游5.3 kb處的18bp插入降低FZP基因的表達，增加穗粒數、提高產量，有意思的是，PAY1能夠與FZP在體內能夠形成蛋白複合體，促進FZP蛋白的降解，並且突變的PAY1能夠提高其水解效率。此外，我們還克隆了控制穗粒數基因NOG1、GN2和GAD1，GN2是一個新形成的基因，可能通過赤黴素途徑調控水稻穗粒數。NOG1基因編碼脂肪酸β-氧化途徑中烯醯輔酶A水合酶，其啟動子區域的一個12-bp的插入能夠增加基因的表達水平，降低植物體內脂肪酸和茉莉酸的水平，增加穗粒數，提高產量。GAD1編碼一個富含半胱氨酸的小分子分泌肽，提高影響細胞分裂素的水平影響穗粒數、籽粒大小及芒的發育。以上研究結果不僅為解析水稻穗粒數與產量的遺傳調控網路提供了一個新的突破，也為水稻高產育種提供了重要新基因。
