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稻米是人类重要的粮食作物,其籽粒大小直接影响稻米的粒重与产量。研究表明SQIAMOSA PROMOTER BINDING PROTEUN-LIKE(OsSPL)转录因子家族在稻米粒数及粒重调控中发挥了重要作用,尽管在不同物种中均报道了SPL家族基因受miR156的调控并参与营养生长向生殖生长的转换等重要生理过程,但是SPL在生殖生长时期如何被准确调控并正常行使功能的机制却不清楚。 我们通过生物信息预测获得两个靶向OsSPL的miRNA:OsmiR156和OsmiR535。尽管二者存在4~7个碱基的差异,但预测的剪切位点却几乎完全重合。表达模式分析表明OsmiR535在营养生长阶段的顶端分生组织、叶片、叶鞘中的积累量极低,而随着顶端组织逐渐分化为花序组织,OsmiR535的表达量显著增强。对OsmiR535过量表达(pUBI∷OsMIR535)的转基因植株的花序分析表明其长度及宽度都显著大于对照,但二级分枝与每穗粒数却有所减少。 我们选取了SPL基因家族5个代表基因OsSPL3、OsSPL11、OsSPL12、OsSPL14和OsSPL16进行了检测,结果表明与野生型相比,OsmiR535过量表达的转基因植株中这5个OsSPL基因的mRNA水平有不同程度的下调。其中OsSPL11和OsSPL12最为明显。结合OsSPL11、OsSPL12二者的表达模式,我们重点选择OsSPL12进行了后续研究。为克服miR156与miR535对OsSPL12的剪切,在不改变氨基酸序列的前体下引入12个定点突变并获得了相应转基因植株。对穗型及粒型的统计结果表明过量表达抗剪切OsSPL12对穗型没有影响,但是极显著地减小籽粒大小。进一步的电镜观察和统计表明OsmiR535通过OsSPL12调控细胞数目而影响了水稻籽粒大小。这些结果表明miR535通过调控SPL家族成员参与水稻穗型发育及籽粒大小,是水稻种子发育的一个关键调控因子。 野生稻中仅保留有一个拷贝的OsmiR156基因且丢失了OsmiR535基因,而栽培稻中则有19个拷贝的OsmiR156基因与1个拷贝的OsmiR535基因。结合多个OsSPL家族成员在水稻驯化方面的作用,我们推测miRNA与OsSPLs的相互作用在水稻的驯化过程中扮演着重要作用。