锌指蛋白ZOS9-19调控水稻抽穗期的分子机制研究

Heading date in rice is an important agronomic trait that determines the cropping season and regional adaptability and yield. Studies on the molecular mechanisms regulating heading date have theoretical significance and application prospects. Zinc finger proteins are essential transcription factors in the regulation of plant growth and development and responses to stresses. The program focuses on the molecular mechanisms regulating heading date of C2H2 zinc finger protein ZOS9-19 in rice. It has been proved that ZOS9-19 regulates the heading date of rice, and controls the transcription of known heading date genes. We plan to study the phenotypes of transgenic plants, interacting protein screening and verification and functional analysis, upstream and downstream genes, direct binding genes and regulation of the genes by genetics and molecular biology methods, to investigate the function and molecular mechanisms of ZOS9-19 in the heading date regulatory networks. Therefore, the program not only reveals the function of C2H2 zinc fingers in the growth and development of rice, but also provides a new theoretical basis for research of heading date regulatory networks and breeding practices of rice.

水稻抽穗期是影响水稻适应性和产量的重要农艺性状之一，对水稻抽穗期调控分子机制的研究具有理论意义和应用前景。锌指蛋白是一类参与调节植物生长发育、胁迫应答过程的重要转录因子，本项目对C2H2类锌指蛋白ZOS9-19调控水稻抽穗期的分子机制进行研究。初步实验结果显示ZOS9-19具有调控水稻抽穗期的功能，并对已知的抽穗期关键基因具有调节作用。本项目采用遗传学、分子生物学等实验方法，从表型分析、互作蛋白筛选与功能研究、上下游基因检测及参与途径研究、直接结合基因的寻找和对目标基因作用方式的研究这些方面深入探讨ZOS9-19在水稻抽穗期调控网络中的作用及其分子机制，不仅揭示C2H2锌指蛋白在水稻生长发育过程中的作用，还为水稻抽穗期调控网络的研究和育种实践提供新的理论基础。

抽穗期是影响水稻地区适应性和产量的重要农艺性状之一。C2H2锌指转录因子家族是一个广泛存在于植物中的转录因子家族，在许多植物的发育过程和逆境反应中发挥重要作用。本项目发现一个C2H2转录因子家族蛋白编码基因ZOS9-19，转基因材料表型统计结果显示ZOS9-19延迟水稻抽穗期，对水稻穗长和每穗粒数具有正调节作用。分子生物学实验结果显示ZOS9-19与精氨酸甲基转移酶OsPRMT4相互作用。转基因材料表型统计结果显示OsPRMT4也是水稻抽穗期的抑制因子，对水稻分蘖、穗长和每穗粒数具有正调节作用。实验结果显示ZOS9-19直接结合下游抽穗期调控基因Ehd1的启动子区，招募其互作蛋白OsPRMT4，促进Ehd1染色质组蛋白H3R2的非对称二甲基化修饰，进而抑制Ehd1的转录，从而发挥延迟水稻抽穗期的功能。本研究结果揭示了ZOS9-19和OsPRMT4对水稻抽穗期的负调节作用，并发现ZOS9-19对水稻穗长和每穗粒数的正调节及OsPRMT4对分蘖数、穗长和每穗粒数的正调节作用，明确了ZOS9-19在水稻抽穗期调控途径中的作用，解析了其调节水稻抽穗期的分子机制，为提高水稻适应性及产量提供理论基础和重要依据。目前本项目已发表2篇SCI论文，申请专利1项，还有一篇SCI论文正在修改，已圆满完成了预期研究目标。