协同调控稻米淀粉合成的转录因子的研究

本项目拟以已筛选到的6个同时能和稻米淀粉合成途径中的两个关键酶基因-水稻蜡质基因（Wx）与分支酶基因（Sbe1）的启动子结合的水稻bZIP转录因子为研究对象，在植物体内验证它们与Wx基因和Sbe1基因启动子的结合，确认突变体中表型变异与相应基因表达变化之间的相关性，阐明其中1-2个bZIP转录因子基因对淀粉合成途径的协同调控机制以及在优质水稻育种中的应用前景。本项研究将有助于增加我们对水稻胚乳中淀粉合成调控机制的了解，并为优质水稻育种提供具有自主知识产权的基因资源。

胚乳中的淀粉组成和成分由一系列复杂和协调的生化反应所控制，最终影响种子的产量，品质和口味。我们采用酵母单杂交系统筛选获得4个水稻bZIP转录因子可能参与调控水稻Wx和SBE1基因的表达，并对其中一个转录因子，OsbZIP58基因进行了深入研究。研究表明该基因参与了协同调控水稻胚乳中的淀粉合成。与其功能相对应的，OsbZIP58基因在水稻未成熟种子的胚乳中表达，与未成熟种子中的淀粉合成时期一致。OsbZIP58基因的T-DNA插入突变体和RNAi转基因植株呈现腹白种子表型，以及总淀粉含量和表观直链淀粉含量的下降。osbzip58突变体还呈现了支链淀粉短链增加，中等长度链减少的表型。生化实验表明，OsbZIP58直接结合并调节淀粉合成酶类基因的表达，包括OsAGPL3, Wx, OsSSIIa, SBE1, OsBEIIb和ISA2。这些发现证明了OsbZIP58基因参与调控水稻种子中的淀粉合成，为种子品质育种提供了新的基因资源。