水稻叶片反卷突变体的细胞与分子遗传学研究

叶片是进行光合作用的重要器官, 在株型改良与高产育种中, 叶片性状一直是育种家关注的焦点之一。水稻叶片适度卷曲有利于保持叶片直立不披垂，改善水稻生长中后期群体基部的受光条件，提高光能利用效率，并可以适当增加种植密度，从而提高单位面积产量。已报道的卷叶性状多为隐性单基因控制,卷叶性状也易于识别,但有关其形成的细胞学和分子遗传学机制尚不清楚。通过对本实验室创建的水稻T-DNA插入突变体进行系统的田间鉴定，我们发现了312份水稻卷叶突变体，其中一个叶片反卷突变体Oscur1，叶片上表皮气孔数增多而下表皮气孔数基本不变，同时泡状细胞数目也增加。突变体表型与T-DNA事件共分离，将完整的基因导入突变体，其表型得以恢复。根据DNA序列推测OsCUR1编码一个转录因子，本研究将阐明该基因的表达模式、蛋白质定位及其下游基因在维持叶片正常的形态和功能上的作用，并探讨在水稻株型改良育种中的潜力。

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：叶片是水稻的重要组成部分之一，是进行光合作用的重要器官, 在高产育种及株形改良中，叶片性状一直是水稻遗传育种家关注的焦点。水稻叶片适度卷曲有利于水稻产量的提高。本研究中，我们通过T-DNA插入克隆一个控制卷叶性状的基因ROC5，ROC5编码一个HD-ZipIV家族的转录因子。研究表明，ROC5基因通过负调控水稻泡状细胞的正确发育从而使水稻叶片保持合适的形态。从形态学、细胞学、遗传学以及分子生物学等方面深入解析了ROC5 与泡状细胞发育的关系，以及 ROC5 作为转录因子是如何通过可能存在的下游基因 PDF1 调控叶片形态的正确发育。