【摘 要】
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水稻是世界上最重要的粮食作物之一。胚乳是水稻种子的重要组成部分,胚乳的发育状态直接影响水稻产量和稻米品质,因此对水稻胚乳发育调控机理的研究具有非常重要的意义。近年来发现印记基因对于拟南芥种子的发育十分重要,然而迄今为止,关于控制水稻胚乳发育的水稻印记基因的作用还未得到很好的认识,同时研究证明转录因子广泛参与水稻胚乳发育的调控。因此,本项目拟对一个bZIP转录因子家族中潜在的印记基因OsbZIP76
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水稻是世界上最重要的粮食作物之一。胚乳是水稻种子的重要组成部分,胚乳的发育状态直接影响水稻产量和稻米品质,因此对水稻胚乳发育调控机理的研究具有非常重要的意义。近年来发现印记基因对于拟南芥种子的发育十分重要,然而迄今为止,关于控制水稻胚乳发育的水稻印记基因的作用还未得到很好的认识,同时研究证明转录因子广泛参与水稻胚乳发育的调控。因此,本项目拟对一个bZIP转录因子家族中潜在的印记基因OsbZIP76展开研究,探索其在水稻胚乳发育过程中作用。具体研究结果如下:1.前人研究表明OsbZIP76是母本特异表达印记基因,但是实验结果表明在五丰(W)和豫6(Y)的正反交组合中主要表达豫6的等位基因,当东乡野生稻(D)作为母本分别与荣丰(R)和豫6(Y)杂交后主要表达东乡野生稻(D)的等位基因,当东乡野生稻(D)作为父本分别与荣丰(R)和豫6(Y)杂交后母本等位基因和父本等位基因以2:1的比例表达。因此,在我们所选取的这四组正反交组合中OsbZIP76并不呈现印记表达模式,表明OsbZIP76是一个背景依赖性的印记基因。2.烟草亚细胞定位结果表明OsbZIP76主要定位在烟草表皮细胞细胞核中,这与OsbZIP76是一个预测的转录因子一致。但是在酵母双杂交实验OsbZIP76自身并没有表现出转录激活活性。3.定量结果显示OsbZIP76在受精后3天的水稻胚乳中开始激活表达,表达量随受精时长不断增加,在10天左右达到顶峰。同时原位杂交结果观察中发现水稻胚乳细胞呈现强烈的信号,在糊粉层和胚中无信号表达。4.受精后3天至4天,OsbZIP76 RNAi植株及CRISPR/Cas9植株的胚乳细胞化进程明显快于野生型,且受精后5天胚乳中的淀粉积累量也明显多于野生型,暗示OsbZIP76的抑制表达会加速水稻胚乳的发育进程。5.OsbZIP76过表达植株,RNAi植株及CRISPR/Cas9植株在株高和分蘖上与野生型没有差异,但是籽粒厚度均显著低于野生型,这也导致突变体籽粒千粒重的显著降低。6.酵母筛库筛选出OsbZIP76的互作蛋白后,利用酵母双杂交、双分子荧光互补实验(BiFC)和双荧光素酶检测实验(LUC)均表明OsbZIP76和OsNF-YB1/9之间的互作。这些结果将为研究OsbZIP76和OsNF-YB1/9协同调控胚乳发育的机理打下基础,为水稻品质改良提供新的思路。
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