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水稻作为四大主粮之一,养育了世界近一半人口。自人类以此为食之始,产量就一直是育种学家们最关注的性状。水稻产量性状是由穗数、穗粒数及千粒重共同决定的复杂农艺性状。水稻OsCKX2通过调控内源细胞分裂素水平,对穗粒数产生重要影响,该基因已在水稻育种过程中得到了广泛应用。DST作为OsCKX2的转录因子,直接参与调控OsCKX2的转录过程,进而间接影响内源细胞分裂素水平,从而达到影响产量的目的。除此之外,DST还参与对干旱及盐胁迫过程的调控。由此可见,DST是一个具有重要生物学功能的转录因子。但是,该转录因子发挥转录调控功能的分子机理尚不清楚。为了阐明DST的转录调控分子机制,本研究分别从正向遗传学和反向遗传学角度入手,进行DST遗传及生化互作蛋白的分析和筛选,最终确定DIP1蛋白作为本研究目标。酵母双杂交,荧光素酶互补实验(LCI)以及免疫共沉淀等实验进一步证明DIP1与DST互作关系的可靠性。遗传学实验证明DIP1参与DST所介导的水稻产量形成过程。染色质免疫共沉淀以及启动子激活等生化实验证明DIP1作为DST的转录共激活子参与DST所介导的OsCKX2的转录调控过程。主要结果如下:1.RNA-Seq结果表明,NAL1通过酸生长调控细胞大小,进而影响叶片宽窄。遗传分析表明DST与NAL1处于同一途径调控叶片宽窄。但是,两者不存在物理互作关系。因此,DST调控叶片宽窄的分子机制有待进一步挖掘。水稻幼穗酵母文库筛选共获得3个与DST存在真实互作的蛋白(DIP1,DIP2和DIP3)。基因功能注释结果表明这3个DST互作蛋白介导了转录前起始复合体的形成以及组蛋白乙酰化修饰。这表明在穗发育过程中,DST所介导的转录调控过程复杂且精细;2.酵母双杂交,荧光素酶互补(LCI)以及免疫共沉淀实验结果表明DIP1与DST在植物体内存在物理互作关系,且两者之间的互作依赖于DIP1的ACID结构域以及DST中733-188位氨基酸序列;3.水稻DIP1氨基酸序列比对结果表明,DIP1与拟南芥AtMED25中负责与其他蛋白互作的ACID结构域同源性达到80%以上。此外,水稻DIP1基因可以互补拟南芥Atmed25突变体表型。这说明水稻DIP1基因与拟南芥AtMED25基因同源。4.原位杂交实验及亚细胞定位结果表明,水稻DIP1是一个在不同发育时期的穗原基处高表达且在细胞核中存在定位的蛋白。DIP1 T-DNA插入突变体表型观察结果表明,与野生型相比,dip1突变体枝梗数目及穗粒数显著增多。此外,DIP1低表达和DIP1过表达的转基因植物表型观察结果表明,与野生型相比,DIP1低表达材料二次枝梗数及穗粒数显著增加。相反,DIP1过表达的转基因植物二次枝梗数以及穗粒数显著减少。这说明DIP1在水稻产量形成过程中发挥重要作用。5.dip1/dst双突变体表型观察显示,双突变体中枝梗数目以及穗粒数与单突变体相比未有显著差异。这表明,就水稻产量性状形成而言,DIP1与DST在遗传学上处于同一调控途径。6.RT-qPCR以及原位杂交实验结果表明,与野生型相比,dip1突变体中OsCKX2及其他OsCKXs表达水平均显著降低。染色质免疫共沉淀实验结果表明DIP1和DST蛋白在OsCKX2启动子上的同一区段存在富集,这表明DIP1参与DST对OsCKX2的转录调控过程。7.启动子激活实验结果表明,DIP1作为DST的转录共激活子参与DST对OsCKX2的转录调控过程。8.荧光素酶互补实验(LCI)结果表明,水稻DIP1与PollⅡCTD在植物体内存在互作,这进一步证明了水稻DIP1作为一个转录激活因子参与DST对OsCKX2的转录调控过程。综上所述,本研究通过深入解析DIP1的生物学功能,阐明了DIP1作为转录共激活子一方面与转录因子DST相互作用,从而被招募到Gn1a/OsCKX2的启动子区域,另一方面与PollⅡCTD互作,将通用转录机器招募至Gn1a/OsCKX2的启动子区,激活Gn1a/OsCKX2表达的转录调控机理。本研究为深入理解DST的分子调控机理奠定了基础,同时也为揭示水稻产量形成的分子调控机制提供了新的线索。