水稻胚乳蛋白质含量qpc1基因的图位克隆及其分子机理探讨

水稻胚乳蛋白质含量是水稻最重要的营养性状之一。本研究在前期发现并精细定位水稻第1染色体上控制水稻胚乳蛋白质含量主效QTL（qpc1）和构建其以珍汕97（qpc1）遗传背景近等基因系材料的工作基础之上，通过基于图谱的基因克隆法克隆qpc1基因。同时通过转基因技术、互补测验和RNAi抑制等进一步验证qpc1基因功能，利用cDNA芯片技术以及RT-PCR等获得与qpc1表达的相关基因及其差异表达模式。另外结合酵母双杂交试验、表达谱分析和亚细胞定位技术，以及微核心种质、野生稻资源的序列分析比较探讨qpc1的分子生物学机理及其进化模式。研究结果为培育优质、高营养水稻新品种提供理论依据。

为了鉴定在自然群体中控制水稻种子中蛋白质含量的基因，在位于第1染色体的长臂上RM472和RM104之间发现一个主效QTL位点，即qPC1。为了精细定位qPC1位点，共发展了两个BC3F2群体，最终将qPC1精细定位到PB14和PB15之间6.7-kb的区域。最终，我们分离克隆到一个主效QTL基因qPC1，它通过调控水稻种子储藏蛋白（谷蛋白、醇溶蛋白、球蛋白和清蛋白）和淀粉的合成与积累来调控稻米的营养品质并影响食味品质；qPC1是一个组成型表达的基因，它在微管组织中的表达相对较高，并且它是一个控制水稻种子蛋白质含量的正调控因子；qPC1能够促进水稻根对氨基酸的吸收，而且它在调控游离氨基酸在体内的分布方面发挥重要的作用；在197份微核心种质资源中发现qPC1启动子区域内的多态性位点与籼稻品种种子中蛋白质含量紧密相关。所以，此研究结果将为水稻和其它重要作物的品质遗传改良提供坚实基础。