水稻类伸展蛋白基因OsPEX1调控重要农艺性状一因多效的分子基础

本研究组筛选到一个Ds转座引起的水稻多效突变体，该突变体不仅抽穗期延迟、株高变矮、且有米粒变窄和粒重降低等显著的表型；利用转座子标签法已获知候选基因（命名为OsPEX1）位于水稻第11染色体，OsPEX1属于类伸展蛋白基因家族，是一个控制水稻重要农艺性状的新基因。本项目拟首先克隆目的基因OsPEX1，采用回复突变筛选、基因敲除和过量表达的方法进行基因功能验证；利用Northern Blotting和定量PCR分析目的基因以及其它相关基因的表达；构建启动子::GUS融合表达载体，分析目的基因时空表达模式；通过瞬时表达分析，明确OsPEX1蛋白的亚细胞位置；以及通过原核表达蛋白的生化分析、酵母双杂筛选互作蛋白，研究基因的功能。该突变基因的克隆及功能分析将揭示水稻类伸展蛋白基因OsPEX1调控重要农艺性状一因多效的分子生物学基础，同时也可为植物一因多效相关方面的研究提供借鉴和参考。

类伸展蛋白（Extensin-like protein）是近几年鉴定的一类新的基因家族，参与了细胞极性控制和细胞形态建成，在植物生长发育中具有重要作用。水稻类伸展蛋白基因有8个，但是水稻不同类伸展蛋白基因的时空表达特性及确切的生物学功能尚不清楚？水稻突变体是研究基因功能的理想材料，本项目利用Ds转座引起的水稻突变体，对其中一个类伸展蛋白基因OsPEX1进行了功能研究。. 本项目首先对突变体表型进行了全面细致的观察，发现该突变体不仅株高变矮，且有米粒变窄和粒重降低等显著的表型。遗传分析表明，突变体表型由1对不完全显现基因控制。利用转座子标签法克隆了突变体候选基因OsPEX1，分析表明OsPEX1位于水稻第11染色体，属于类伸展蛋白基因家族，是一个控制水稻重要农艺性状的新基因。突变机理研究表明，OsPEX1基因对水稻株高起负向调控作用，OsPEX1基因的过量表达是突变表型产生的原因，且两者存在剂量关系。目的基因表达模式分析表明，OsPEX1在水稻各组织器官，例如叶片、茎秆和幼嫩穗子均表达，但在茎节表达尤其丰富，这与突变体显著降低的株高表型相吻合。该突变基因的克隆及功能分析揭示了水稻类伸展蛋白基因OsPEX1调控重要农艺性状的分子生物学基础。. 本项目通过三年的研究工作，已顺利完成项目计划工作，已申请发明专利1项，发表研究论文2篇。