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水稻粒形基因GS9的分子调控机制及其育种利用研究
结题报告
批准号:
31671666
项目类别:
面上项目
资助金额:
62.0 万元
负责人:
胡江
依托单位:
学科分类:
C1307.作物基因组及遗传学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
任德勇、余海平、张栋、祝阳舟
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中文摘要
水稻产量主要由有效穗数、每穗粒数和谷粒重三要素组成。谷粒重一般由“千粒重”表示,是粒长、粒宽和粒厚的综合体现。本申请以一个从武运粳7号的EMS诱变库中获得的高秆大粒突变体gs9(grain size on chromosome 9)为研究材料,在已精细定位并确定候选基因的研究基础上,拟进一步完成细胞形态观察,分离和克隆该粒形控制基因;开展生长激素的处理及测定,探明GS9促进茎秆和颖壳细胞生长的调控途径;同时构建不同的功能和表达载体及与其它粒形材料构建的双突变体,开展GS9的功能研究;结合RNA-seq和酵母双杂交分析,开展上下游基因和互作蛋白的筛选、验证和分析,初步探明GS9基因在水稻籽粒发育中的遗传机制及分子调控机理。本研究为丰富水稻粒形的基因调控网络,开展分子设计育种,培育高产水稻新品种打下了良好的理论和材料基础。
英文摘要
Rice yield is mainly determined by three components of panicles per plant, grain numbers per panicle and grain weight. Grain weight is usually represented with 1000-grain weight and is the comprehensive embodiment of grain length, grain width and grain thickness. In this study, the big grain recessive mutant gs9 (grain size on chromosome 9) was obtained from mutant library of the WYJ7 after EMS mutagenesis. On the base of fine mapping and identifying candidate gene, we will carry out the cell morphology observation, isolation and cloning of the grain size gene,ascertaining the regulation approach of promoting culm and glume cells development by GS9 with the plant hormones treatment and measurement, gene function analysis by constructing different function and expression vectors and double mutant analyzing, RNA-seq and yeast two-hybrid system to screening, verifying and analyzing of upstream and downstream genes and interacting proteins of GS9. This research will preliminarily ascertain the genetic and molecular mechanism of the GS9 gene in grain size development, and benefit our understanding of the gene regulatory networks, provide theoretical and materials basis of molecular design breeding for high yield in rice.
籽粒大小是水稻产量的主要决定因子之一,开展粒形相关基因的克隆与分子机理研究,对丰富水稻粒形的遗传调控网络,创建高产优质水稻新种质具有重要的意义。本项目以一个大粒突变体gs9为研究材料,在前期精细定位50.2kb的基础上,利用图位克隆和分子克隆技术完成了GS9编码基因的分离与克隆。转基因互补、过表达和基因敲除实验证明GS9是决定籽粒大小的负调控因子,其编码一个锌指结构的转录因子。扫描电镜和石蜡切片结果显示,gs9主要是通过促进细胞大小的发育来增加籽粒大小和植株高度。赤霉素GA3和抑制剂PAC的处理结果发现,gs9能够增强GA20ox1和GA20ox2的表达,且对抑制剂更加敏感。RT-PCR和GUS染色表明,GS9在根、茎、叶、鞘和穗中均有表达,其中在幼叶、幼茎和幼穗的中表达最高,这与突变体表型主要集中在株高和粒形上相一致。RNA-seq分析发现,表达差异基因主要集中在光合天线蛋白、光合作用、内质网蛋白加工、维生素B代谢、植物昼夜节律、卟啉和叶绿素代谢、玉米素生物合成、乙醛酸和二羧酸代谢、RNA降解等,表明gs9是通过这些生物学过程来调控植株发育的。通过GS9和GFP的瞬时融合表达载体转入到水稻原生质体,发现GS9主要定位在细胞核中,这与其编码一个转录因子相吻合。利用构建的酵母文库,从中筛选到能与GS9互作的CSN3、Ring1A和MADS29蛋白,并通过BiFC验证,表明GS9可以通过与这三个蛋白互作,调控籽粒和植株的发育。本研究为进一步研究GS9在调控籽粒大小和株高上提供了遗传学和细胞学证据,为培育高产优质水稻新品种提供了理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2018
期刊:中国科学:生命科学
影响因子:--
作者:徐江民;方云霞;曾龙军;徐娜;焦然;胡娟;马路;肖飒清;黄玲;胡江;饶玉春;王跃星
通讯作者:王跃星
AH2 encodes a MYB domain protein that determines hull fate and affects grain yield and quality in rice
AH2 编码 MYB 结构域蛋白,该蛋白决定稻壳命运并影响水稻的产量和品质
DOI:10.1111/tpj.14481
发表时间:2019-09-03
期刊:PLANT JOURNAL
影响因子:7.2
作者:Ren, Deyong;Cui, Yuanjiang;Qian, Qian
通讯作者:Qian, Qian
New QTLs identified for leaf correlative traits in rice seedlings under cadmium stress
镉胁迫下水稻幼苗叶片相关性状的新 QTL 鉴定
DOI:10.1007/s10725-018-0393-5
发表时间:2018-04
期刊:Plant Growth Regulation
影响因子:4.2
作者:Wang Jiahui;Fang Yunxia;Tian Bin;Zhang Xiaoqin;Zeng Dali;Guo Longbiao;Hu Jiang;Xue Dawei
通讯作者:Xue Dawei
Reduction of OsFLW7 expression enhanced leaf area and grain production in rice
减少 OsFLW7 表达可增加水稻的叶面积和籽粒产量
DOI:10.1016/j.scib.2017.11.013
发表时间:2017
期刊:Science Bulletin
影响因子:18.9
作者:Xu Jing;Wang Li;Wang Yue-xing;Zeng Da-li;Zhou Meng-yu;Fu Xue;Ye Wei-jun;Hu Jiang;Zhu Li;Ren De-yong;Gao Zhen-yu;Dong Guo-jun;Guo Long-biao;Zhang Guang-heng;Qian Qian
通讯作者:Qian Qian
DOI:--
发表时间:2018
期刊:中国科学:生命科学
影响因子:--
作者:饶玉春;徐娜;胡娟;焦然;徐江民;宋周琳;黄玲;路梅;王跃星;胡江
通讯作者:胡江
LBG1与OsMAPK6互作调控粒长发育的分子机制与育种利用研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    胡江
  • 依托单位:
RG5调控水稻籽粒大小的分子机理及育种利用
  • 批准号:
    31871594
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    胡江
  • 依托单位:
DGS1调控水稻粒型的分子机制研究
  • 批准号:
    LR19C130001
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    胡江
  • 依托单位:
水稻抗倒伏直立新株型EPT1基因的克隆与育种应用
  • 批准号:
    31201194
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    胡江
  • 依托单位:
一个新水稻反卷大叶角基因的克隆与分子调控机理研究
  • 批准号:
    30870145
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    胡江
  • 依托单位:
国内基金
海外基金