水稻垩白粒率基因qPGWC-8的图位克隆及分子机制解析

Rice chalkiness is a complicated quantitative character, easily be influenced by environment. So far, there is no gene about the rice chalkiness by the map-based cloning. qPGWC-8 is a stable QTL for rice chalkiness, and has been successfully targeted on the 140Kb segment in the long arm of Chromosome 8. By expanding the separated population and using the offspring populations of the exchange plants, we locked the qPGWC-8 in the 35Kb area between the Indel marker 8G-7 and 8G-47. There are four ORFs in this area, which the trehalose-6-phosphate synthase (TPS) is temporary regarded as the candidate gene. In this study, we will confirm the candidate gene by over-expression and RNA interference; investigate the model of the candidate gene expression using the real-time fluorescent quantitative PCR; make the subcellular localization using the transient expression system; screen the interacting proteins using the yeast two-hybrid; analysis the relationship between the expression level of candidate gene and the grain filling rate and starch characters. We expect to discover the molecular mechanism of candidate gene regulation the rice chalkiness.

垩白严重降低稻米外观品质，且极易受外界环境的影响，至今还没有通过图位克隆方法获得垩白基因的报道。qPGWC-8是申请人利用染色体片段置换系检测到的一个对环境不敏感的稻米垩白粒率QTL，并已成功将其定位在第8染色体长臂140Kb区段上。我们通过扩大群体和交换单株后代群体进一步将qPGWC-8锁定在Indel标记8G-7和8G-47之间35Kb区域。该区间内含有4个基因，通过比较分析，我们初步将其中的6-磷酸海藻糖合成酶基因（TPS）列为候选基因。本研究拟在前期实验的基础上，构建过表达和RNAi载体，利用转基因技术验证候选基因功能；通过实时荧光定量PCR技术确定候选基因的时空表达模式；通过构建瞬时表达系统对其进行亚细胞定位；利用酵母双杂技术筛选与其互作蛋白；剖析候选基因对淀粉合成和降解途径关键酶基因的调控功能，以期阐述候选基因调控稻米垩白粒率形成的分子机制。

垩白严重降低稻米外观品质，且极易受外界环境的影响。本研究前期检测到的一个对环境不敏感的稻米垩白粒率QTL，并已成功将其定位在第8染色体长臂35Kb区段上。该区段包含4个基因，我们初步将其中的6-磷酸海藻糖合成酶基因（TPS）作为候选基因。我们对TPS基因进行了测序和功能分析，发现亲本Asominori和CSSL50在该基因的编码区有3个碱基的差异，引起了2个氨基酸的变化，且均发生在基因的糖基转移酶结构域内部；利用实时荧光定量PCR技术明确了TPS的时空表达模式；考察了不同温度处理下TPS的表达量变化，发现在开花后低温20度处理以及高温30度处理下TPS表达模式呈现一个截然不同的状态；利用转基因技术，验证其控制稻米垩白粒率的功能，已获得了纯合T2代过表达和RNAi转基因植株，表型分析受环境影响连续两年未收到种子，转基因结果目前还未拿到。2017年正季已安排材料种植试验，为阐述该基因调控稻米垩白粒率形成的分子机制奠定基础。