水稻F-box蛋白OsFBX76调控粒重的分子机理研究
批准号:
31901525
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
陶亚军
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2022
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
中文摘要
水稻粒重与产量和品质密切相关。F-box参与的蛋白酶体途径在调控水稻粒形和粒重方面发挥重要作用。申请者在前期的研究中克隆了一个编码F-box蛋白的基因,命名为OsFBX76。过表达该基因,粒重变小;RNAi转基因株系及突变体株系表现为粒重增加;酵母双杂交分析表明OsFBX76可以和OSK4、OSK15、OSK20相互作用。以上结果表明OsFBX76可能作为SCF复合体组分参与调控水稻粒重形成。本项目拟在此基础上,运用双分子荧光互补、免疫共沉淀和Pull-down等生化方法进一步验证OsFBX76是否参与形成SCF复合体;进一步对OsFBX76的遗传材料进行生理生化和转录组分析,解析OsFBX76的生物学功能;利用酵母双杂交筛选OsFBX76的靶蛋白,并进行验证。明确OsFBX76通过26S蛋白酶体介导的底物蛋白降解途径调控水稻粒重的分子机制。
英文摘要
Rice grain yield and quality largely depend on grain weight. F-box proteins are components of E3 ubiquitin ligase S-phase kinase-associated protein, cullin, F-box containing complexes (SCF), which play an important role in grain size and weight control. Previously, a gene encoding a rice F-box protein was cloned and named OsFBX76. Transgenic rice plants overexpressing OsFBX76 showed reduced grain weight. The RNAi transgenic plants and CRISPR/Cas9 mutants showed increased grain weight. Yeast two-hybrid analysis confirmed that OsFBX76 could interact with OSK4, OSK15 and OSK20, which suggesting that OsFBX76 acts as a component of SCF complex to regulate grain weight in rice. In this project, the interaction among OsFBX76, OSK and Cullin will be confirmed by Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC), Co-Immunoprecipitation (Co-IP) and Pull-down assays. The biological function of OsFBX76 will be validated through multiple biochemical, physiological and transcriptomics strategies. We will also identity the target substrate of OsFBX76 using yeast two-hybrid. This study will clearly illuminate the biochemical and molecular mechanism for OsFBX76 regulating grain weight by 26S proteosome pathway.
为了解析水稻粒重调控的遗传基础,本项目以OsFBX76为研究对象,系统探究了其生物学功能和分子调控网络。该项目在前期构建并获得了以日本晴为背景的OsFBX76过量表达和RNA干扰转基因株系以及CRISPR/Cas9突变体株系,对获得的转基因和突变体株系研究结果表明:OsFBX76基因负调控籽粒的粒重。通过电镜观察和组织细胞学实验研究显示OsFBX76基因负调控细胞伸长,而非细胞分裂,进而影响水稻籽粒的大小,从而调控粒重。为了明确OsFBX76的靶蛋白,本项目利用该蛋白的PP2结构域对水稻不同发育阶段的穗文库进行了酵母文库筛选,并确定了其中一个候选蛋白,并将其命名为OsFIP1(OsFBX76 Interacting Protein 1)。OsFIP1与OsFBX76有着相同的表达模式,在幼穗中表达,且随着穗发育进程,表达量逐渐降低,OsFIP1蛋白在细胞核中表达。为了明确OsFIP1的功能,本项目构建了该基因的过表达系和突变体系。从结果可以看出,OsFIP1正调控水稻粒重。接着,本项目进一步利用免细胞实验来验证OsFIP1的降解途径,结果表明OsFBX76可以通过泛素化靶向降解OsFIP1。本项目综合利用分子遗传学和植物生理学等多学科交叉研究手段,解析了OsFBX76的生物学功能,系统阐明了OsFBX76协同OsFIP1调控水稻粒重的分子遗传机理,为利用分子生物学技术改良水稻产量和品质,培育优质高产水稻新材料提供了基因资源。
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Rational Design of Grain Size to Improve Rice Yield and Quality
合理设计粒度提高水稻产量和品质
DOI:
10.1016/j.rsci.2022.04.003
发表时间:
2023-01
期刊:
Rice Science
影响因子:
4.8
作者:
[Yajun Tao, Jun Wang, Yang Xu, Fangquan Wang, Wenqi Li, Yanjie Jiang, Zhihui Chen, Fangjun Fan, Jianping Zhu, Xia Li, Jie Yang]
通讯作者:
Jie Yang
RGG1, Involved in the Cytokinin Regulatory Pathway, Controls Grain Size in Rice.
RGG1 参与细胞分裂素调节途径,控制水稻的籽粒大小
DOI:
10.1186/s12284-020-00436-x
发表时间:
2020-11-10
期刊:
Rice (New York, N.Y.)
影响因子:
--
作者:
[Tao Y, Miao J, Wang J, Li W, Xu Y, Wang F, Jiang Y, Chen Z, Fan F, Xu M, Zhou Y, Liang G, Yang J]
通讯作者:
Yang J
DOI:
--
发表时间:
2022
期刊:
作物学报
影响因子:
--
作者:
[陶亚军, 朱静妍, 王军, 范方军, 许扬, 李文奇, 王芳权, 陈智慧, 蒋彦婕, 朱建平, 李霞, 杨杰]
通讯作者:
杨杰
OsNAR2.2-OsABCG3模块调控水稻氮素吸收和分配的分子机制研究
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批准号:32572369
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.00万元
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批准年份:2025
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负责人:陶亚军
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依托单位:
国内基金
海外基金