《玉米籽粒形成關鍵基因的克隆和生物學功能分析》是依託山東大學，由譚保才擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：玉米籽粒形成關鍵基因的克隆和生物學功能分析
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：譚保才
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
種子發育與產量密切相關，因此探討種子發育的機制，特別是與種子大小相關基因的調控機制不僅是植物學的一個根本問題，也是分子育種的重要基礎。從雙受精到形成成熟的胚和胚乳，種子發育需要許多基因的參與，而小種子突變體則是發掘和解析調控種子發育關鍵基因的重要材料。我們用Mu轉座子在玉米中分離了小種子突變體smk1和smk4，並進行了初步研究。兩個突變體皆為單基因隱性遺傳，種子只有野生型的1/2至3/4大小。運用轉座子標籤技術，我們克隆了Smk1，分別編碼一個功能未知的蛋白質；也獲得的Smk4候選基因，一個與細胞分裂和細胞周期相關轉錄因子NAC1。本課題將運用分子生物學和遺傳學的方法對其編碼蛋白質的功能、表達及如何調節胚和胚乳發育進行深入研究，此外，我們也將通過轉基因探索提高表達對種子發育和植株生長的影響。因此，本研究既有理論意義，也有潛在的套用價值。
結題摘要
本課題主要對玉米兩個小種子突變體smk1和smk4進行了研究。二者來自於UniformMu突變體庫，均為單基因隱性突變，利用轉座子標籤技術及TAIL-PCR克隆了突變基因，發現二者功能均未知。 Smk1純合突變胚致死，編碼的蛋白定位於細胞質，玉米過表達未發現明顯表型，擬南芥同源基因的突變體也沒有明顯表型。將把轉基因植株與突變體進行雜交回補，以明確表型由該基因突變導致。Smk1擬南芥過表達後種子萌發和植株生長受到抑制，但對激素和氧化脅迫沒有明顯回響。結合RNA-Seq與代謝組學分析，認為該基因可能參與了細胞壁半纖維素阿拉伯糖殘基阿魏酸化，正設計實驗驗證。 對Smk4，發現其純合突變體能夠萌發並結實，植株相對矮小，種子也明顯小於野生型。其編碼蛋白定位於內含體，突變後內含體運動大大減緩。由於未能發現更多等位突變，因此進行了玉米轉化，將利用雜交回補的方法明確表型由該基因突變導致。擬南芥同源蛋白AtSMK4亞細胞定位及突變後的表型與玉米類似，過表達導致擬南芥種子增大，顯示該基因有潛在的套用價值。酵母雙雜獲得了兩個AtSMK4的互作蛋白SIP1和SIP2，二者的亞細胞定位與SMK4不完全一致，但有一定程度的重疊。atsmk4 sip1雙突變未發現明確的表型。已進行RNA-Seq分析，並將用CoIP獲取互作蛋白。
