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水稻ALOG基因家族功能的研究: G1L2与G1L6及G1冗余性地参与调控水稻内外稃及不育外稃的发育的机理

批准号:
32060174
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
37.0 万元
负责人:
金健
依托单位:
学科分类:
组织器官稳态维持与再生修复
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
金健

项目摘要

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中文摘要
水稻ALOG基因家族共有十个成员(G1及G1L1~G1L9),其中G1、G1L5 和G1L6的功能已被研究,它们都参与了水稻花发育的过程,而其它7个成员功能尚属未知。本项目通过构建所有10个成员的基因敲除株系、多个双突变,三突变株系,多个过表达株系及多个嵌合抑制基因沉默株系来研究ALOG基因家族成员的功能和冗余性。值得注意的是,通过嵌合抑制子基因沉默的技术抑制G1L2及其冗余基因的下游靶标,转基因植株表现出与g1l6突变体及g1突变体相似的表型,即内外稃变窄,部分小花不育外稃异常发育。说明G1L2与G1L6及G1冗余性地参与调控水稻内外稃和不育外稃的发育。因此,我们将进一步研究深入研究G1L2、G1L6和G1的表达模式和基因功能,揭示这三个基因冗余性地调控水稻内外稃及不育外稃发育的机理。通过该项目的研究,将有助于我们进一步了解水稻花发育的分子生子生物学机制。
英文摘要
Members of the Arabidopsis LSH1 and Oryza G1 (ALOG) family of protein had been shown to function as key developmental regulator in land plants. In rice, there are 10 members of ALOG family (G1, G1L1~G1L9). Although 3 of them (G1, G1L5 and G1L6) had been characterized as transcription factors involved in rice flora development, the biological function of the rest family members still remain unknown...In this project, we mainly focus on the uncharacterized ALOG members. To understand the biological function of these members, we generated gene knock out line for each member sing CRISPER/Cas9, we also generated the gene overexpression line for all these members. ..We did not observe any developmental defective phenotype for knocking out the uncharacterized ALOG members. Considering the sequence similarity among the members, double mutant lines and chimeric repressor gene-silencing lines were generated in order to study the redundancy of these members...It was notable that by repressing the targets of G1L2 and its functionally redundant transcription factors using chimeric repressor gene-silencing technology, the transgenic plant showed an abnormal development of floret with slender lemma/palea, sometimes with elongated sterile lemmas, indicating that G1L2, G1L6 and G1 may involve in the regulation of rice lemma/palea and sterile lemmas redundantly. Therefore, we mainly focused on the genetic interaction among these genes...This research plan will make us known more about the rice ALOG gene family, especially on how G1L2, G1L6 and G1 redundantly regulate the development of lemma/palea and sterile lemmas. Our study may shed some light on the molecular mechanism of the rice flora development, which is critical for the yield.
水稻(Oryza sativa)是研究花发育最重要的模式物种之一,它具有独特的花序和小穗结构,与双子叶模式植物花的结构有很大的不同。虽然已经报道了许多与小穗发育相关的基因,但这一过程的分子机制尚未完全阐明。在本研究中,我们用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了ALOG家族成员G1L2的敲除突变株g1l2及其嵌合沉默抑制株系。其中G1L2突变的小穗无任何异常,但是G1L2的嵌合沉默抑制株系p35S::G1L2-SRDX的小穗同时具有G1突变不育外稃伸长的表型和G1L6突变内外稃变窄的表型。进一步研究发现 g1 g1l2双突具有更长的不育外稃,g1l2 g1l6双突的内外稃更窄,说明G1L2可以冗余性的参与到G1以及G1L6调控小穗发育的途径中。具体研究结果如下:.1. p35S::G1L2-SRDX植株的小穗同时具有g1突变体不育外稃伸长的表型以及g1l6突变体的内外稃变窄的表型,说明G1L2同时冗余性的参于G1调控不育外稃发育过程以及G1L6调控小穗内外稃发育的途径中。.2. g1l2的突变体小穗无任何发育缺陷,但是可以显著增强g1和g1l6单突变体表型,并且g1 g1l2 g1l6的三突变体小穗缺陷表型更强。.3. 构建p35S::G1L2株系,并通过和g1,g1l6突变体杂交获得了OE-G1L2/g1以及OE-G1L2/g1l6株系。发现过表达G1L2可以完全拯救g1l6突变体的内外稃缺陷表型,但是过表达G1L2不能拯救g1突变体表型。.综上所述,本研究通过p35S::G1L2-SRDX株系筛选到和G1L2具有冗余功能的基因G1、G1L6。发掘了G1L2冗余性的参与G1以及G1L6调控小穗发育的机制,并构建了相关遗传材料加以证明;解析这三个直系同源基因在进化过程中产生基因功能分歧的原因。本研究为进一步完善水稻小穗发育的调控网络提供了重要研究基础,为将来研究这类直系同源基因冗余机制的工作者提供了具有重要价值的参考模版。
TAW1和TAW2调控水稻细胞分裂素的代谢影响水稻穗型发育的分子机理
  • 批准号:
    32360085
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    32万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    金健
  • 依托单位:
水稻ALOG基因家族功能的研究: G1L2与G1L6及G1冗余性地参与调控水稻内外稃及不育外稃的发育的机理
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    37万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    金健
  • 依托单位:
控制水稻分蘖发育基因 PROG1 调控网络的研究
  • 批准号:
    31560381
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    金健
  • 依托单位:
国内基金
海外基金