一个水稻稀穗突变体fs1的基因克隆和功能解析

水稻产量由分蘖数、穗粒数、粒重等多种农艺性状协同决定，目前对产量形成的分子调控机制认识还非常有限。小穗发育是决定水稻产量的主要农艺性状，鉴定控制小穗发育的关键基因至关重要。我们从T-DNA激活标签突变体库中筛选获得一份稀穗突变体（few spikelet1，fs1），它有别于曾报道的隐性稀穗突变体，受显性单核基因控制。突变体fs1最显著的特征是二次枝粳完全缺失，一次枝粳的间隙显著增加，而穗粒数目显著减少。研究表明，该突变体是由于T-DNA插入而激活下游基因（暂命名OsFS1）引起，定量PCR结果表明，突变体背景下OsFS1基因表达量上调30倍以上，OsFS1基因仅在开花期穗部特异表达，共分离试验验证了OsFS1是导致穗部形态变异的候选基因。本申请拟以此材料，从细胞形态学、分子遗传学方面深入阐明OsFS1基因在水稻小穗发育和命运决定方面所起的作用，进一步完善水稻穗型及产量形成的分子调控网络。

项目按计划书顺利进行，目前已圆满地完成计划书规定的任务。具体计划要点如下：水稻产量由分蘖数、穗粒数、粒重等多种农艺性状协同决定，目前对产量形成的分子调控机制认识还非常有限。小穗发育是决定水稻产量的主要农艺性状，鉴定控制小穗发育的关键基因至关重要。本研究中，我们从T-DNA激活标签突变体库中筛选获得一份稀穗突变体（few spikelet1，fs1），它有别于曾报道的隐性稀穗突变体，受显性单核基因控制。突变体fs1最显著的特征是二次枝粳完全缺失，一次枝粳的间隙显著增加，而穗粒数目显著减少。利用PCR Walking克隆该基因，该突变体是由于T-DNA插入而激活下游基因（OsFS1）引起，定量PCR结果表明，突变体背景下OsFS1基因表达量上调30倍以上，OsFS1基因主要在开花期穗部特异表达。OsFS1基因编码FT基因家族的一员，与Hd3a、RFT1高度同源。过表达OsFS1基因重现了突变体的表型，RNAi使突变体恢复为野生型表型。遗传数据证明了，OsFS1是导致穗部形态变异的控制基因。初步的研究表明OsFS1基因不仅参与了穗部形态建成，而且还参与了花期的调控。