《重穗型雜交稻骨幹親本抗倒基因OsXYN1的功能解析》是王玉平為項目負責人，四川農業大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：重穗型雜交稻骨幹親本抗倒基因OsXYN1的功能解析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王玉平
- 依託單位：四川農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
水稻抗倒性是高產、穩產的重要遺傳基礎，其莖桿粗細、維管束數目和結構對抗倒性、同化產物轉運效率均具有重要意義。重穗型雜交稻以穗重、莖桿粗抗倒為突出特點，我們在重穗抗倒雜交稻骨幹親本蜀恢498 的EMS突變體庫中發現兩個莖稈明顯變細，其它性狀相似的突變體osxyn1-1和osxyn1-2。且突變體維管束數目減少、結構異常，次生細胞壁缺陷。遺傳、等位和候選基因分析表明兩突變體同一個未報到的編碼木聚糖水解酶基因的不同位點突變導致。本項目擬在已有研究基礎上，深入研究OsXYN1基因的組織細胞和分子生物學功能，OsXYN1蛋白催化活性和底物特異性，以及與木聚糖降解和修飾通路的相關基因的相互關係，為解析水稻莖桿組織細胞生長發育的分子調控網路奠定基礎，為水稻抗倒相關的分子設計育種提供理論依據。
結題摘要
植物細胞壁主要由纖維素、半纖維素以及木質素組成，在某些特殊的細胞中沉積，例如管狀分子、纖維細胞以及其他一些厚壁細胞。細胞壁維持這些細胞形態的同時，為植株提供了機械支撐和保護，對植株的正常生長發育與抗性有重要作用。以此同時，植物細胞壁不僅僅是維持植物細胞結構和生長所必須的外骨架，也是地球上存儲太陽能最多的生物質原料。因此發現和研究參與合成或降解植物細胞壁多糖分子的基因對於培育高產、抗倒伏新品種以及生物燃料的開發利用至關重要。木聚糖是植物細胞中含量第二高的多糖分子，直接影響植物的正常生長與發育。在本項目中我們在骨幹恢復系蜀498的EMS誘變群體中發現兩個表型及其相似的突變體，觀察到多種性狀的變異，包括植株變矮、葉尖萎焉、育性降低、分櫱數降低、維管束變窄以及細胞壁缺陷等等。分別命名為(slim stem )ss1以及ss2。基因定位發現候選基因編碼木聚糖內切酶，命名為OsXyn1，屬於植物糖苷水解酶家族10。OsXyn1在各個時期的葉片中高表達，同時在根和莖桿中也檢測到了相對較低的表達量。亞細胞定位實驗顯示OsXYN1為細胞膜結合蛋白，且隨著質壁分離而分離。TEM研究發現突變體稈中厚壁組織、薄壁組織細胞壁發生改變，中間層結構不同程度的變薄消失。細胞壁組分分析發現，OsXYN1的突變並不會導致各組成成分含量的顯著變化；但是AIR乾重顯著低於野生型。免疫金實驗發現突變體中木聚糖分布出現變化，可能導致細胞壁的合成速率下降。定量PCR研究發現細胞壁合成相關基因的表達在突變體中受到抑制，同時植株對外源GA處理的反應降低。此外，生理實驗表明突變體葉片萎焉是由於水分吸收的降低所致，長期缺水導激發了植株的乾旱回響，ABA含量上升，並出現了多種農藝性狀的改變。綜上所述，我們發現OsXyn1可能編碼木聚糖水解酶，參與細胞壁的合成，從而調控植物的生長與發育。
