水稻粒型调控研讨获停顿

水稻（Oryza sativa L.）是主要的主粮作物，也是作物、发育、分子生物学与基因功效等研讨较为成熟的形式物种，而粒型是决议水稻产量、稻米的品德、养分与商品价值的主要身分，遭到症结基因与情况身分的综合调控。是以，应用特异水稻种质资本，克隆水稻粒型症结调控基因并停止功效机制解析，是展开种子精准设计育种，选育高产优质水稻新种类的根底，具有迷信意义与使用价值。

中国迷信院成都生物研讨所应用特异水稻种质资本——“麦稻”（Oat-like rice），应用表型剖析、发育生物学、分子遗传学与转基因功效验证等综合技巧手腕，在对麦稻粒型等典范表型及其纪律停止多年多点判定与剖析的根底上，克隆惹起麦稻表型的OsMADS1Olr新等位基因，发明OsMADS1基因对水稻粒型具有主要的调控感化，并能够对水稻开花后种子发育与粒型具有直接调控感化。研讨发明，麦稻能够是一份天然变异资料，其典范形状特点是谷粒表里稃极明显伸长且不闭合，偶然呈现由异常双生子房发育构成交融在一路的两粒糙米，发生形似燕麦粒的表型，故本地育种家称之为麦稻。组织细胞学不雅察发明，麦稻表里稃明显极伸长的部门缘由是其纵向薄壁细胞极明显伸长；花发育剖析显示，麦稻表里稃不闭合表型由其表里稃细胞伸长与构象等调和发育掉调惹起；育性剖析标明，麦稻的另一个分明表型壮实率较低次要缘由是其花器官数量、形状和构造异常，以及胚囊发育不成熟。此外，研讨发明麦稻谷粒灌浆速度全体上低于正常对比种类“日本晴”，招致谷粒干物资积聚受影响，惹起麦稻千粒重降低。

研讨人员应用图位克隆技巧，将麦稻候选基因定位于第3染色体长臂上的14 kb物理区间内。经过基因猜测剖析，发明该区间的基因OsMADS1属于MADS-Box转录调控因子基因家族。晚期研讨标明，该基因调控花分生组织分化与花器官发育，近几年的研讨提出，OsMADS1基因也调控水稻谷粒发育。是以，OsMADS1能够是惹起麦稻表型的候选基因，然则其对水稻开花后种子发育、粒型与灌浆有无直接调控功效尚不清晰。基因测序显示，麦稻中的OsMADS1第一外显子第80位核苷酸产生由G到A的渐变，为OsMADS1的一个新等位基因，将其定名为OsMADS1Olr。基因渐变招致OsMADS1Olr卵白担任其与下流靶基因联合的MADS-box功效域的第27位氨基酸甘氨酸（Gly）渐变为天冬氨酸（Asp）。卵白序列比对剖析标明，该野生型甘氨酸在动植物MADS-box卵白家族的MADS功效域中高度保守，能够对OsMADS1发扬正常转录调控功效具有主要感化。是以，OsMADS1Olr中的氨基酸渐变能够影响其与下流靶基因联合的正常功效，从而惹起麦稻表型。经过OsMADS1Olr渐变位点与表型在代表性水稻资料中的联系关系性剖析，发明该渐变碱基A与麦稻表型共连锁，阐明麦稻表型能够由该渐变碱基惹起。同时，OsMADS1基因表达谱剖析显示，该基因次要在水稻花和种子中表达，在种子中的表达集中在后期的表里稃和种皮、中期的胚、胚乳和糊粉层，阐明OsMADS1能够对水稻花发育以及开花后种子发育与粒型具有调控感化。

在正常对比水稻种类“日本晴”中过表达OsMADS1Olr渐变基因，或搅扰OsMADS1野生型基因的正常表达，转基因植株中均呈现相似麦稻谷粒的表型。这些OsMADS1转基因功效验证明验证实麦稻表型由OsMADS1Olr渐变基因扶引起，OsMADS1对水稻粒型有调控感化。此外，经过剖析OsMADS1的互作基因DEP1和GS3等粒型调控基因在麦稻、OsMADS1Olr过表达和OsMADS1-RNAi转植株表达，发明OsMADS1能够经过调控或影响这些基因的表达程度调控水稻粒型。

以往研讨以为，成熟谷粒的粒型次要由成熟花的表里稃形状决议。固然OsMADS1对水稻花发育具有主要的调控感化，然则其对种子发育和粒型有无直接的调控感化尚不清晰。研讨人员构建OsMADS1基因种子特异性搅扰研讨零碎，经过特异性搅扰OsMADS1基因在种子中的表达而不影响其在花中的正常功效，研讨OsMADS1对水稻开花后种子发育和粒型有无直接的调控感化。成果标明，OsMADS1种子特异性搅扰植株谷粒呈现稍微裂颖的表型，该表型与OsMADS1Olr过表达和OsMADS1搅扰植株比拟较弱，阐明OsMADS1能够对开花后种子发育和粒型具有直接的调控感化；表型剖析显示，OsMADS1基因种子特异性搅扰植株谷粒裂颖表型能够是种子正常灌浆受影响、糙米粒厚添加所致，标明OsMADS1能够经过影响水稻灌浆来调控水稻种子发育和粒型。(100yiyao.com）