《OsMADS34和OsMADS6在控制水稻花序和花器官發育中作用機制研究》是依託上海交通大學，由張大兵擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：OsMADS34和OsMADS6在控制水稻花序和花器官發育中作用機制研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：張大兵
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
OsMADS34是一個特化的E類型基因，保守存在於禾本科植物中，可控制花序和小穗的形態建成；OsMADS6屬於一類廣泛分布於裸子和被子植物中的AGL6 類型的古老基因亞家族，可決定水稻花器官特性和分生組織的特性。本項目在已有基礎上，擬構建osmads34和已有花序發育相關突變體lax1,fzp等的雙突變體，進行細緻觀察，提出OsMADS34和這些基因可能存在的遺傳關係；並採用晶片、RNA-seq、ChIP-seq、酵母雙雜交等鑑定OsMADS34和OsMADS6 的下游調節基因和互作蛋白；利用插入突變體、RNAi、表達譜分析等深入部分重要靶標基因的功能。 另外，通過化學誘變和遺傳篩選，鑑定osmads34的表型回復子，分析這些回復突變體表型，開展基因定位和功能研究。這些可揭示OsMADS34和OsMADS6 的調控網路和機制，對於了解糧食作物水稻、玉米等生殖器官形態建成具有重要意義。
結題摘要
植物的生殖發育決定到植物後代的繁衍以及農業產量，因此研究植物特別是糧食作物水稻等生殖發育相關的花序和花器官形成機制等對於作物遺傳改良、理解作物重要器官形成具有重要意義。本項目採用遺傳學、生物化學和轉錄組等方法深入研究了E（SEPLATA，SEP）類型OsMADS34和AGAMOUS-LIKE6 (AGL6) 類OsMADS6兩個MADS-box基因在控制水稻花序和花器官發育方面的作用機制和調控網路。 OsMADS34是一個特化的E類型LOFSEP亞組基因，保守存在於禾本科植物中，可以控制水稻花序和小穗發育，但其調控網路並不清楚。本項研究發現，OsMADS34可與LOFSEP亞組同源基因OsMADS1、OsMADS5互作，共同調控花分生組織決定性。OsMADS5廣泛的在生殖時期和組織中高表達，但其單突變體無明顯發育異常表型。遺傳和分子生物學分析表明，OsMADS1、OsMADS5和OsMADS34通過形成同源異型蛋白複合體正向調控其它花同源異型MADS-box基因的表達來決定小穗器官的屬性，osmads1 osmads5 osmad34三突變體小穗花器官轉換為無限生長的葉狀器官，花序建成異常。此外，OsMADS34還與FON4、LAX、ELE基因協同調控共序和不育外稃的形態建成。還證明了植物激素茉莉素可正向調控OsMADS1等基因的表達，是水稻小穗向花發育轉換的重要信號因子；OsMADS1可與C類蛋白OsMADS3和OsMADS58互作，分別起到維持花分生組織活性和花分生組織有限生長的調控作用。 OsMADS6屬於一類廣泛分布於裸子和被子植物中的AGL6 類的古老基因亞家族，和SEP類基因序列接近。長期以來人們對AGL6類型的基因功能一直不清楚。本項研究發現OsMADS6可與OsMADS1/7/8/14/15/32等MADS-box蛋白互作，共同調控水稻小穗發育。此外，我們還發現一個受OsMADS6直接調控的下游基因TOM6， TOM6在內稃原基、心皮原基和胚珠中表達，但在osmads6突變體中基本檢測不到表達。tom6突變體的小穗表現出內稃向外稃發育、漿片增多、雌蕊柱頭數目增多、胚珠外露或者心皮癒合生長等異常表型。TOM6是陸地植物中特有的基因。和它的同源基因TOM6L1形成異源二聚體。這些發現揭示了水稻花序和小穗發育的信號因子和作用網路。
