水稻产量基因qGWP9的功能和分子机制研究

基本信息
批准号:31271700
项目类别:面上项目
资助金额:87.00
负责人:郭龙彪
学科分类:
依托单位:中国水稻研究所
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘坚,李黎红,李赓觅,彭友林,叶卫军
关键词:
单株重基因qGWP9分子机制水稻功能分析产量
结项摘要

Identification of excellent genetic resources is the basis of yield breakthrough in rice. Grain yield in rice is a complex quantitative trait multiplicatively determined by its three component: number of panicles, number of grains per panicle, and grain weight. The yield gene qGWP9 (grain weight per plant) that was fine-mapped and isolated from the population of the high-yielding hybrid rice, Liangyoupeijiu, was used in this study. Sequencing showed the third exon of the qGWP9 gene was deletion of 13 bp nucleotides in 93-11, and that of Peiai 64s was not missing. So we obtained the candidate gene of the target gene, encoding a containing 135 amino acid protein related to cell division. By amplification of the full-length cDNA and research of function of different segments, to clear qGWP9 gene structure; to construct vectors of functional complementation and interference for understanding of the gene function; to build the GUS and GFP vectors to conduct tissue-specific expression analysis and observation of subcellular localization of qGWP9; to analyze the relationship between the gene qGWP9 and other yield genes IPA1, Gn1, DEP1 and GW2; to dissect the network system of the molecular regulation of network system in panicle and grain development, which is beneficial to providing a theoretical support for clarification of the molecular mechanism of high yield in rice.

优异基因资源的发掘是实现产量突破的基础,而产量是一个由穗数、每穗粒数和粒重产量三因子共同作用的复杂数量性状。本申请利用高产杂交稻两优培九群体中已精细定位和分离的qGWP9单株重- - 产量基因,测序发现93-11在该基因的第三个外显子缺失了13 bp的核苷酸,而培矮64s未缺失,从而获得了目标基因的候选基因,目的基因编码一含135个氨基酸的蛋白,与细胞分裂有关。我们将通过全长cDNA的扩增及对不同区段功能的研究,明确qGWP9基因结构;构建功能互补、干涉等载体研究该基因的功能;构建GUS、GFP载体,进行qGWP9组织特异性表达分析及亚细胞定位观察;并初步分析qGWP9基因与其他产量基因IPA1、Gn1、DEP1和GW2的作用关系,剖析在穗和籽粒发育中的分子调控网络体系,为明确其对水稻产量形成的分子机制提供理论支撑。

项目摘要

该项目利用迟抽穗高产突变体GHD10(qGWP9),遗传分析发现该突变表型受隐性单基因控制。我们利用图位克隆法克隆了qGWP9,该基因编码一个Cys-2/His-2 锌指结构转录因子,为核定位蛋白,主要在叶片和穗表达。通过调节成花诱导途径基因的表达,调控株高和穗部发育,以及粒重和产量。细胞水平分析发现qGWP9促进细胞分裂、使得稻穗变密、枝梗数增加和每穗粒数增多,从而促进水稻增产。再利用我国的稻种资源,发掘了3个qGWP9等位基因qGWP9-1(GHD10)、qGWP9-2和qGWP9-3。来自qGWP9-2显性等位基因可使两优培九亲本9311增加20%以上的千粒重和10%以上的产量。基因的调控网络还在进一步研究。还利用多个产量基因(GHD10-GS2-DEP1-IPA1)聚合研究,分析了基因聚合效应,并设计了高产基因的聚合育种模型。还在杭州举办了小型国际学术会议。在《Rice》和《National Sci. Review》等期刊发表论文8篇,授权专利1项,培养博士生3名,硕士生3名。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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