《水稻植酸代謝相關基因OsMRP5和Os02g0819400的分子生物學與功能研究》是依託浙江大學，由舒慶堯擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻植酸代謝相關基因OsMRP5和Os02g0819400的分子生物學與功能研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：舒慶堯
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在前一國家基金及省科技項目的資助下，克隆了四個與植酸代謝相關的水稻突變基因，包括一個與擬南芥多藥抗性相關基因AtMRP5同源的OsMRP5和一個在植物中未知具體功能的基因Os02g0819400（有多種剪下方式）。本項目將對這兩個基因的分子生物學特性及其在水稻植酸代謝、耐生物和非生物脅迫中的功能與機制進行全面研究，包括：（一）基因的時空表達和亞細胞定位；（二）Os02g0891400轉錄子的剪下方式的組織、時空特異性；（三）OsMRP5在生物和非生物脅迫相應中的功能與作用機制；（四）過表達與組織特異性沉默轉基因材料的培育及其表型分析，包括植酸含量，種子發育與活力，生物與非生物脅迫反應等。研究結果將大大推進對這二個基因的分子生物學特性和功能的認識，從而為水稻及其它作物植酸和抗逆性分子設計育種奠定理論和技術基礎。
結題摘要
在前一個國家基金項目的資助下，運用生物信息學和基因定位技術確定了水稻基因OsMRP5（LOC_Os03G04920,與擬南芥多藥抗性相關基因AtMRP5同源）和Os2-PGK（LOC_Os02G57400,存在有多種剪下方式，包含一個細菌與2-磷酸甘油激酶-2-PGK同源的功能域）與植酸代謝相關，三個低植酸（LPA）突變體的OsMRP5和Os2-PGK基因發生了錯義突變或無義突變。但是，對這2個基因的分子生物學特徵、其在植物生長發育及植酸代謝中的功能的研究基本處於空白。在本項目中，採用融合基因技術、突變體雜交後代比較分析、種子特異性基因沉默技術和基因同源和異源互補表達等技術，研究了這2個基因的時空表達、蛋白亞細胞定位、基因功能。主要研究結果如下：（1）基因的時空表達和亞細胞定位： OsMRP5在水稻的根、莖、葉、花葯和發育的種子中都有表達，表達部位以維管束組織為主；Os2-PGK在根、葉、種子中均有表達，其蛋白主要定位在葉綠體中；在植物的組織不同部位均檢測到該基因三種剪下方式的轉錄本，其中Os-2-PGK1.1在水稻成熟莖和種子中豐度最高，而Os-2-PGK1.2在葉片中表達最強，Os2-PGK1.3在所有組織中豐度都最低。（2）OsMRP5蛋白功能：將OsMRP5互補到擬南芥低植酸突變體atmrp後，篩選得到1個與野生型表型接近的株系，表明OsMRP5很有可能與AtMRP5功能相同；但在酵母中異源表達OsMRP5未成功；（3）基因突變對農藝性狀的影響： KNBT-lpa和XQZ-lpa是2個2-PGK等位突變體，XS-lpa則是1個OsMRP5突變體，開發了3個功能性分子標記，育成並比較分析了3個突變體的F6代純合LPA突變與野生型姐妹系的農藝性狀及田間成苗率，發現其存在負面影響的同時，但也有一些純合LPA株系的農藝性狀和種子活力與原突變體相比的千粒重增加、種子活力上升；（4）OsMRP5和2-PGK種子特異性沉默：採用水稻油酸18基因的啟動子和人工微小RNA/髮夾RNA干擾技術，獲得一系列OsMRP5和2-PGK種子特異性沉默的轉基因水稻，其無機磷含量顯著上升，植酸含量顯著下降。與野生型姐妹系相比，OsMRP5沉默系總磷含量普遍降低，株高、有效穗數無顯著差異，但百粒重顯著下降（14%-22%），而2-PGK沉默系的上述指標均無顯著差異。此外，還分析了LPA種子的
