《水稻穗粒數基因的精細定位及克隆》是依託中國農業大學，由李自超擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻穗粒數基因的精細定位及克隆
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：李自超
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水稻是我國最重要的糧食作物之一，其高產、穩產對糧食安全至關重要。穗粒數是水稻產量構成的三大因素之一，對穗粒數基因的定位、克隆及功能研究具有重要的理論和實踐意義。本項目利用高代回交導入系材料獲得的兩個穗粒數突變系，分別與早秈14（Indica）、特青（Indica）和日本晴（Japonica）等品種雜交組配定位群體，已經將兩個穗粒數基因定位到第4（GNP4）和第6號染色體上（GNP6）；進一步利用大群體，精細定位目標基因，將控制穗粒數的基因精細定位到0.2cM範圍內。其中GNP4已經初步定位到22kb範圍內。通過對候選區域的序列分析和NCBI基因註解信息比對，確定GNP4的候選基因。通過螢光定量檢測候選基因的表達規律，通過互補測驗和目的基因的超表達分析等研究明確GNP4基因的功能和作用機理。
結題摘要
穗粒數、有效穗數和千粒重是影響水稻產量的主要因素，對水稻產量相關基因的研究具有十分重要的意義。本研究以兩個穗粒數減少突變體為材料，克隆了兩個穗粒數相關基因Gnp4和Gnp6。通過不同的作圖群體將Gnp4定位到10.7kb的區間內，獲得候選基因進行轉基因功能驗證。Gnp4編碼一個394個胺基酸的核蛋白，C端含有一個植物中保守的未知功能域DUF3337。Gnp4在植物不同組織中廣泛表達，尤其在莖和穗中高度表達。酵母雙雜、BiFC和轉基因等實驗表明，Gnp4能夠與LAX1、IAA5、IAA18蛋白互作，且LAX1發揮功能依賴於Gnp4功能的完整性。通過表型鑑定發現gnp4與lax1突變體具有相似的表型，且雙突變體表型更為明顯。表明Gnp4與LAX1共同調控水稻分櫱及二次枝梗的發育。將Gnp6定位到36.6 kb的區間內，獲得候選基因進行轉基因功能驗證。Gnp6是MOC1的一個新的等位基因，轉基因實驗表明Gnp6控制水稻分枝發育，但MOC1控制分櫱的發育則須依賴於Gnp4蛋白的完整功能。這兩個基因的克隆為水稻穗部枝梗發育調控機理的研究提供有利線索，具有重要的理論意義。
