一个水稻苗期低温失绿基因cisc(t)的克隆与功能分析

前期的研究表明水稻苗期低温失绿（黄化和白化）是一个与发育阶段和温度都有关系的性状，属于细胞核遗传，受一对隐性基因控制，并且通过精细定位和测序分析将一个PPR蛋白基因确定为该性状的候选基因。本项目拟在此基础上通过遗传互补试验和RNA干扰试验验证候选基因的功能，确认目标基因；采用定量RT-PCR、GUS融合基因和GFP融合基因等方法进行基因表达分析，明确常温和低温条件下目标基因的时空表达模式和亚细胞定位；通过对常温和低温条件下野生型和突变体的与PPR蛋白有关的叶绿体RNA的序列分析，明确目标基因的分子功能，揭示目标基因对叶绿体发育的调控机制；通过对不同地区水稻种质资源中目标基因的等位性分析，推测水稻苗期低温敏感对水稻地理分布的影响。以上研究结果，为深入阐明水稻叶绿体发育的分子遗传机理和调控机制提供了理论依据，同时为水稻核质互作系统的理论研究提供了素材和帮助。

前期的研究表明来源于印度的水稻品种Dular，其苗期低温失绿（黄化和白化）性状是一个与发育阶段和温度都有关系的性状，属于细胞核遗传，受一个隐性基因控制，并且通过精细定位和测序分析将一个PPR蛋白基因确定为该性状的候选基因。本项目在此基础上进行了功能验证、时空表达分析、亚细胞定位、编辑位点分析和等位基因的区域分布研究。具体结果为：.遗传互补试验的结果表明，前期作为候选基因的一个PPR基因的确是水稻苗期低温失绿性状的控制基因。目前，水稻核基因编码PPR蛋白对叶绿体转录的RNA进行加工的研究已有报道，但表型性状同时受温度影响的研究尚未见报道。.定量RT-PCR、GUS融合基因表达检测的结果表明，CISC(t)基因主要在苗期和种子成熟期表达。在苗期时表达受到低温的调控。在种子成熟期表达量较高，在花的雌雄器官和浆片都有表达，而且同一器官的表达有一定的时间差异。GFP融合基因的亚细胞定位的结果表明，CISC(t)蛋白定向于叶绿体，同时也部分定位于细胞膜。.对常温和低温条件下野生型和突变体的与PPR蛋白有关的叶绿体RNA的序列分析，结果表明，水稻品种Dular的rpoB基因上的3个编辑位点在常温（26℃）条件下能够进行部分的C-U编辑，而在低温（19℃）条件下C-U编辑率明显降低。同时在rpoB基因上又发现了2个新的编辑位点（尚未见报道），其中一个也是C-U编辑，另一个则是很少见的G-A编辑。这两个位点在常温和低温条件下的编辑表现也同前3个位点一致。应该可以判定rpoB基因的转录物的编辑效率与CISC(t)基因所编码的PPR蛋白有关，即与水稻苗期低温失绿的性状有关。至于温度如何参与进叶绿体基因rpoB的RNA转录物的编辑，需要进一步深入研究。.已经从国际水稻研究所（IRRI）收集到来自70个国家的70份地方品种（landrace），前期进行了苗期低温胁迫的表型鉴定，后期将继续进行基因型鉴定和地里分布的研究。