水稻F-box蛋白OsKRF的功能研究

前期工作从水稻中克隆了一个编码F-box蛋白的基因，命名为OsKRF，过表达该基因的植株与野生型相比分蘖数减少且分蘖角度变大；RNAi转基因植株分蘖数增多且株型紧凑；酵母双杂交分析表明OsKRF可以和OsSKP相互作用，暗示OsKRF作为SCF复合体组分可能具有调控水稻株型发育的新功能。本项目将运用IP、pull-down等生化分析方法分离OsKRF参与的、受26S蛋白酶体降解的底物蛋白，分析OsKRF转基因植物表型与底物蛋白水平的相关性；进一步克隆编码底物蛋白的基因，转化水稻获得过表达及RNAi的转基因植株，分析OsKRF与底物基因转基因植株杂交后代的株型。结合底物蛋白参与调控植物发育的分子途径，明确OsKRF通过26S蛋白酶体介导的底物蛋白降解途径调控水稻株型发育的生化及分子生物学机制，为水稻这一重要农作物的分子育种改良提供理论基础。

F-box蛋白是一类含有F-box结构域，在泛素介导的蛋白质水解过程中具有底物识别特性的蛋白质家族。F-box蛋白作为Skp1p-cullin-F-box蛋白复合体的组分，参与了体内26S蛋白酶体的降解途径。本项目研究了水稻中的一个具有Kelch repeats结构域的F-box蛋白OsFBK12，超表达该基因的转基因水稻植株表现出种子萌发延迟，分蘖数减少，穗子变长，粒形变大，衰老延迟的表型，而该基因的RNAi转化株系表现出种子萌发提前，株型紧凑，分蘖数增加，穗子变短，粒形变小，早衰的表型。这预示着水稻OsFBK12具有不同于以往报道的F-box蛋白对植物生长发育调控的新功能。利用酵母双杂交系统筛选到了OsFBK12的互作蛋白OsSAMS1，进一步研究结果表OsFBK12通过降解其底物蛋白OsSAMS1的含量参与到乙烯的合成途径，影响到植株的衰老，从而影响到种子的灌浆以及粒型的变化。叶片的衰老对整体植株而言具有非常重要的意义。随着叶片的衰老，同化产物逐渐向籽实转移，叶片衰老最快的时期正是种子与鲜重快速增长的时期。这些实验结果阐明OsFBK12通过泛素途径介导的底物蛋白降解机制调控水稻衰老及粒型发育的内在机理，并且为水稻这一重要农作物的分子育种改良提供理论依据。