水稻种子大小和千粒重的两个新QTL基因GL1和GW5.1的克隆与功能研究
批准号:
32072042
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李一博
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李一博
中文摘要
水稻种子大小(粒形)是一个重要的稳产、外观和加工品质、驯化、育种及形状发生与发育的靶标性状。前期工作中我们从遗传多样性很广的世界水稻微核心种质中发现了两个新的、效应很大的控制水稻种子大小、千粒重和产量的数量性状位点GL1和GW5.1,但其分子功能和调控机理仍不清楚。本项目先用图位克隆、比较测序、比较表达、转基因等分析验证了两个基因的生物学功能,再拟用细胞学和酶活比较分析确定其基本的细胞和生化机制;用酵母双杂交、免疫沉淀质谱联用、已知粒形关键基因等方法鉴定其互作蛋白,再用免疫共沉淀、双分子荧光互补、转基因等技术对互作蛋白进行生化和遗传上的双重验证,来剖析其调控种子大小的分子机理。另外,用水稻微核心种质对两个基因进行遗传多样性和嵌合载体转基因分析,分别确定其最优良等位基因和功能性变异。本研究的完成,不仅将丰富种子大小自然变异的分子基础,还将为水稻分子育种提供新基因,在理论和实践上具有重要意义。
英文摘要
Rice grain size/shape is an important stable yield and quality trait, a target trait of domestication, breeding and morphogenesis. In the previous study, we identified two novel and major QTLs, GL1 and GW5.1, for rice grain size, weight and yield using a rice mini-core collection with a diverse diversity, but the genes underlying these QTLs and their regulating functions are unknown. In this project based on the previous work, we almost confirmed the two functional genes by map-based cloning methods, comparative sequencing and expression analyses coupled with genetic transformation analyses. We will then reveal the basic cellular and biochemical functions of GL1 and GW5.1 by discovering cellular causes and their differences of enzyme activities. Moreover, we will first identify the putative interacting proteins of GL1 and GW5.1 using analyses of Y2H, IP-MS and well-known grain-size genes, and then confirm these proteins by both biochemical and genetic analyses, including Co-IP, Split-LUC and genetic transformation analyses, respectively, to uncover the molecular mechanisms of GL1 and GW5.1 for regulating rice grain size. In addition, we will perform the genetic diversity and genetic transformation analyses using chimeric vectors to identify the favorable alleles and functional variations of GL1 and GW5.1 for rice genetic improvement using rice mini-core collections. The identification and functional analyses of the GL1 and GW5.1 genes will not only make great contributions to comprehensively understanding the molecular basis of grain-size variations, but also provide two novel genes for molecular breeding, making very good sense in both theory and practice.
水稻种子大小(粒形)是一个重要的产量(稳产)、外观和加工品质、驯化和育种的靶标性状。本项目利用发现的单位点遗传的共分离判断标准研发了快速高通量克隆QTL的RapMap技术,并利用该RapMap技术从世界水稻微核心种质中克隆了两个新的控制种子大小与粒重的主效QTL基因GL1和GW5.1,围绕基因功能验证、机制解析和产量效应评估等方面开展系统深入的研究工作。主要研究结果如下:(1)利用GL1和GW5.1两个基因的互补和敲除实验验证了其分别正、负调控种子大小的生物学功能,它们均通过调控细胞的大小来调控种子的大小;(2)鉴定和验证了调控GL1的上游转录因子OsMYC2可以直接结合GL1启动子并激活其表达,并可能通过MYC2-GL1-MYC2的反馈调节环来调节JA信号,以此来维持MYC2水平的相对稳定;(3)鉴定并验证了GW5.1的下游互作蛋白GAP16, 生化和遗传实验双重证明GAP16位于GW5.1下游,且能够直接被GW5.1磷酸化从而调控其功能;(4)分别鉴定了GL1和GW5.1的功能性自然变异,并创建了GL1和GW5.1的近等基因系验证了它们功能性自然变异的增产效应。本研究的完成,不仅增进了对水稻种子大小调控机制认识,还将为水稻分子育种提供基因和种质资源,在理论和实践上具有重要意义。
湖北优质籼稻外观和食味品质的分子遗传解析及新种质创制
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批准号:U22A20470
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:255.00万元
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批准年份:2022
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负责人:李一博
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依托单位:
Chalk5调控水稻垩白形成的生理、细胞与分子机理
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批准号:31771368
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2017
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负责人:李一博
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依托单位:
控制水稻种子大小和千粒重的基因GS1的克隆与功能研究
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批准号:31471163
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项目类别:面上项目
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资助金额:88.0万元
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批准年份:2014
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负责人:李一博
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依托单位:
水稻种子大小基因GS5的功能性遗传变异的鉴定
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批准号:31300992
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2013
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负责人:李一博
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依托单位:
国内基金
海外基金