《GW8-Amol等位基因增加水稻枝梗數和穗粒數的分子機制研究》是依託華南農業大學，由王少奎擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：GW8-Amol等位基因增加水稻枝梗數和穗粒數的分子機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王少奎
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在實際育種中高產品種往往米質較差，如何解決提高稻米品質和增加產量之間的矛盾，是水稻育種所面臨的重要問題之一。在前期研究中，我們利用單片段代換系材料克隆了控制水稻粒形的重要基因GW8，並發現一個來自Amol3的GW8等位基因。攜帶gw8Amol等位基因的單片段代換系材料粒形細長，該等位基因還可促進水稻枝梗數和穗粒數的增加，在提高稻米品質的同時保證了水稻產量。我們利用酵母雙雜交技術篩選GW8互作蛋白，並通過RNA-seq分析在NIL-GW8與NIL-gw8Amol中差異表達的基因。在此基礎上對篩選到的基因進行功能驗證和分析，利用單片段代換系材料分析目的基因的等位基因類型及遺傳效應，以期闡明gw8Amol等位基因控制水稻枝梗分化和穗粒數的分子機理，解析穗型發育與粒形控制的互作網路，為實現水稻高產和優質協同改良的分子設計育種提供理論依據。
結題摘要
高產和優質一直是水稻育種工作中的重要目標。但是，在實際育種中高產品種往往米質較差，解決提高稻米品質和增加產量之間的矛盾，是水稻育種所面臨的重要問題之一。前期研究中，本團隊克隆了一個控制水稻粒形的基因GW8，並發現了一個可以同時改善稻米外觀品質、增加穗粒數的等位變異gw8Amol。本研究利用近等基因系材料系統分析了枝梗分化期和籽粒分化期的差異表達基因，鑑定到300多個差異表達的轉錄因子，其中46個在枝梗分化期存在顯著差異，另有100多個在籽粒形成時期具有表達差異。研究還發現，受GW8調控的GW7基因僅在籽粒快速伸長期在一對近等基因系材料中存在表達差異，其他時期沒有顯著的差異。這表明水稻複雜農藝性狀的遺傳調控網路非常複雜和多樣，水稻枝梗分化和籽粒的形成分別受不同基因的遺傳調控。 利用酵母雙雜交技術確定了16個GW8互作蛋白，對其中4個進行了較為深入的功能研究。研究發現，過量表達GIP3的植株中，穗粒數顯著增多，水稻粒長增加；而該基因被編輯後，穗粒數變化不明顯，但粒形變短，長寬比降低。GIP3是一個定位於細胞核的轉錄因子，GIP3通過調控GW7的表達水平最終影響水稻粒形；GIP3對水稻穗粒數的調控可能通過改變FZP，OsSPL14等控制水稻穗型的基因表達水平來實現的。以上研究為解析粒形與穗發育之間的遺傳調控網路提供了新的思路，為水稻高產優質的分子設計育種提供了理論依據和種質資源。
