水稻卷叶突变相关基因的表达谱及功能分析

水稻叶片适度卷曲在株型改良育种中有重要意义。迄今在水稻中已发现的卷叶相关调控因子为数不多，所获得的知识尚无法勾勒出水稻卷叶发育的分子调控途径。申请者以r射线诱导产生的水稻卷叶突变体rl10(t)为材料，利用Solexa高通量测序技术建立卷叶发育有关基因的差异表达谱，通过生物信息学挖掘，从整体水平认识水稻卷叶调控有关的基因表达种类以及基因间相互作用网络关系；发现重要基因，并通过定量PCR和RNA干涉技术研究这些基因的功能与水稻卷叶发育的关系，为深入探索水稻叶发育的分子机理奠定基础。

本课题通过RNA-seq测序及生物信息学分析，探讨水稻卷叶调控相关基因的表达种类及网络。结合定量PCR分析，筛选重要基因，并通过RNA干涉及过量表达技术研究这些基因的功能。取得结果为：1）通过对RNA-seq、基因芯片及CGH分析所得的数据进行生物信息学分析，鉴定到大量突变相关的差异表达基因，其中包含有生长素合成相关基因，譬如FMO类基因，以及与叶发育相关基因，譬如AGO类基因等。生物信息学分析表明，这些差异基因主要具有转录因子，运输，激酶，受体，水解以及核酸、蛋白质和脂的结合等活性，与逆境响应，刺激响应，信号传导，复制，蛋白质修饰,碳、脂及氨基酸的代谢等生物学过程相关。2）对116个表达差异显著的候选基因进行qPCR验证，鉴定到其中93个在突变体与原种间差异表达。3）对约20个叶发育相关基因进行RT-PCR分析，发现3个基因（即KNOX2、PHB1和BOLH1）在突变体中表达上调，以及2个基因（即AGO7和OSLG1）在突变体中表达下调。4）对候选基因A18、A31、A38、A43和B36的干涉发现可导致叶发育异常、结实率降低、分蘖增多及矮化的表型，而对候选基因A46和A49的过量表达则导致叶片变小、矮化及结实率降低的表型，推测这些基因对水稻生长发育包括叶发育具有非常重要作用。研究结果为进一步阐明这些基因功能及其调控卷叶的机理奠定了基础。