【摘 要】
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水稻是全球最重要的粮食作物,为世界上近一半人口提供主食。随着人口日益增长,预计2050年全球粮食生产至少翻番才能满足需求。水稻产量与分蘖数密切相关,并且随着全球气候的不断变暖,水稻将遭受不同程度的高温胁迫导致减产,因此开展水稻耐热性研究变得尤为重要。同时,水稻分蘖调控基因的分离和鉴定对于水稻分蘖调控分子机制的解析以及水稻理想株型塑造育种等具有重要的理论意义和应用价值。本研究从籼稻中筛选鉴定到了一个
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水稻是全球最重要的粮食作物,为世界上近一半人口提供主食。随着人口日益增长,预计2050年全球粮食生产至少翻番才能满足需求。水稻产量与分蘖数密切相关,并且随着全球气候的不断变暖,水稻将遭受不同程度的高温胁迫导致减产,因此开展水稻耐热性研究变得尤为重要。同时,水稻分蘖调控基因的分离和鉴定对于水稻分蘖调控分子机制的解析以及水稻理想株型塑造育种等具有重要的理论意义和应用价值。本研究从籼稻中筛选鉴定到了一个对高温敏感的水稻寡分蘖突变体tsm1,并对其表型进行了鉴定和突变基因的图位克隆,找到了差异关键基因Os RIBA2（以下简称RB2）。主要研究结果如下:（1）tsm1突变基因的定位。通过对tsm1的表型鉴定证明tsm1确实是一个对高温敏感的水稻寡分蘖突变体,进一步通过图位克隆技术将其关键基因定位在2号染色体上的31 kb区间内,测序发现RB2基因发生了3个碱基的替换,导致2个邻近氨基酸发生改变,分别是V481F（即第481位的Val突变为Phe）和R482C（即第482位的Arg突变为Cys）。（2）互补试验证明tsm1突变基因为RB2。通过候选基因RB2的功能互补实验证明了RB2确实是影响tsm1高温寡分蘖表型的关键基因,随后开展RB2基因单点回复突变的遗传互补实验证明第481位的缬氨酸（V）突变为苯丙氨酸（F）才是主要的功能变异位点。（3）RB2生物信息学分析及表达模式分析。通过对RB2进行生物信息学和表达模式分析,发现RB2几乎在水稻所有的组织/器官中都有所表达,其中在水稻营养期,夜间RB2基因在叶片中的表达量最高。蛋白功能结构域分析发现,RB2和它的2个同源蛋白RB1、RB3都含有2个酶活性结构域（GCHII酶和DHBPs酶）,3者一起构成水稻RIBA家族,控制水稻体内的核黄素合成。同时也发现不论在常温还是高温下,RB2在T98B和tsm1中的转录水平均要显著低于RB1和RB3。最后亚细胞定位分析发现,RB2定位在叶绿体中,可能在叶绿体中行使功能。（4）RB2基因的突变影响了其蛋白稳定性。体外原核表达纯化了GST-RB2、GST-rb2、GST-RB2481V/482C和GST-RB2481F/482R重组蛋白,后续主要对野生型蛋白GST-RB2、突变体蛋白GST-rb2在不同温度下的蛋白稳定性进行了探究,发现GST-RB2受温度影响较小,降解速率相比于GST-rb2蛋白相对较慢而GST-rb2受温度影响较大,降解速率相对较快,证明了野生型RB2蛋白的稳定性要强于突变体蛋白rb2,尤其是在高温下。综上所述,本论文主要筛选鉴定到了一个对高温敏感的水稻寡分蘖突变体tsm1,并找到了差异关键基因Os RIBA2。随后对其进行了生物信息学分析和初步的功能研究,旨在为后续具体研究RB2蛋白如何响应温度变化来调控水稻分蘖的分子机制提供基础和思路,同时该基因的发掘与研究对将来阐明响应温度变化的水稻分蘖调控网络和分子机制具有一定的理论和现实意义。
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