一种与玉米产量性状相关的基因的研究

Improvement of corn yield is a focal point of the current agricultural biotechnology research. TE1 was found to be a regulator of corn leave development (Nature，393：166-168). However, our study revealed that enhanced expression of TE1 in corn conferred to taller corn plant height and significantly larger corn seeds, suggesting that TE1 may be used to enhance corn yield potential. This project will continue to evaluate the transgenic line with enhanced expression of TE1 for their potential for yield improvement by field trials. We will also try to elucidate the effects of the enhanced TE1 expression on other corn genes by large scale mRNA sequencing. The project will also try to fish out the target molecules which TE1 binds. The final and ultimate goal of the project is to figure out the pathway of TE1 in regulating corn yield, and to improve corn yield using the knowledge gained from this study.

利用基因工程改良玉米产量性状是目前国际上农业生物技术领域的主要热点之一。玉米的TE1基因编码一个具有3个RNA结合域的蛋白质，以前被发现是调控玉米叶片发育时空的一个调控基因（Nature，393：166-168）。近年来我们的研究进一步发现，提高TE1基因的表达量可以导致玉米植株明显长高、种子大幅度增大，初步证明TE1基因可以大幅度提高玉米产量潜力。 本项目将在大田环境条件下进一步试验和评估该基因过量表达对玉米产量性状改良的能力和使用价值，并且通过深度mRNA序列测定研究该基因高表达对其他玉米基因表达的影响，从而探索TE1对玉米产量影响的分子机理。此外，本项目将寻找TE1的靶标分子，并最终试图发现该基因调控玉米生长发育的路径。

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，水稻产量关系到亚洲乃至世界的粮食安全。水稻产量是一个复杂的数量性状，受到株高、千粒重、分蘖数等诸多因素的影响。我们克隆了TEL基因，该基因具有调控植物生长势强、植株高、叶片大、千粒重和产量等性状。为了进一步研究TEL基因在植物上的应用前景，我们在玉米和水稻上开展了本研究。.我们尝试了用TE1基因启动子，PLA1基因启动子，OsARGOS基因的启动子，GA20OX1基因的启动子，OsTAP基因启动子在有增强子和没有增强子的条件下介导TEL基因过表达，最终发现是在有增强子的条件下用TE1启动子的转基因植株表型最好。我们选取了测试后表型最好的转化体“TEL98”做进一步的鉴定。为了测试TEL 98转化体的增产潜力，我们通过将TEL 98转化体回交转育到包括郑丹958、先玉335和早熟品种德美亚1号等优良品质的不同遗传背景的玉米的亲本中，并获得杂交种，考察该转化体的增产潜力。结果表明，与非转基因对照相比，TEL转基因品系的株高、穗长、粒重和穗重都显著增加而在不同遗传背景中，TEL转基因品系比对照增产达10%-17%。.同时，我们也对转TEL基因水稻的增产效果做了测试。结果表明，与非转基因对照SX134相比，转基因水稻的千粒重显著增加，分蘖数适当减少，茎秆变粗，株高增加，单株产量和地上部分生物量显著增加。小区测试试验结果表明，与非转基因对照相比，“OsTEL-3”增产达10%以上。上述结果表明“OsTEL-3”在增产方面具有较大的应用潜力。.通过本课题的研究，证明了TEL基因具有一定的增产潜力，并筛选获得了几个可以用于培育转基因高产作物新品种的玉米和水稻品系。