一个新的水稻小穗发育基因MFS1的图位克隆和功能分析

花发育分子遗传机制是近年来的研究热点，水稻花发育研究显得尤为重要。水稻花发育的分子遗传模型可以借鉴拟南芥，但也有局限，如小穗是一个典型的禾本科植物特有的花序结构，目前对其发育调控的分子遗传机制研究就相当缺乏。我们发现了两个新的小穗发育突变体multi-floret spikelet 1-1(mfs1-1)和mfs1-2，都表现为小穗内发育出额外的小花，另外mfs1-1还表现护颖的严重退化。mfs1-1和mfs1-2都被定位在第5染色体长臂上32kb范围内，候选基因的测序分析发现这两个突变体源于同一基因的等位突变。在此基础上，我们将进一步确定候选基因并深入解析MFS1基因自身的功能，另一方面还计划研究MFS1与SNB、G1等小穗发育基因之间的相互调控关系。希望通过该项目，能够进一步提高人们对水稻小穗发育分子遗传机制的认识。另外，水稻作为禾本科的模式植物，研究结果也将惠及其他禾本科粮食作物。

小穗是禾本科独有的花序结构，目前其发育调控机制仍然不是十分清楚。在项目的资助下，我们分离了一个水稻MULTIFLORET SPIKELET1（MFS1）基因，其突变一方面延迟了小穗分生组织向花分生组织转化，表现出额外的外稃状器官和小穗轴伸长，另一方面也导致护颖及內稃的退化，护颖转变为副护颖，內稃主体显著变小，表明MFS1在小穗分生组织确定性及器官特征的调控中扮演了重要角色。MFS1属于AP2/EREBP家族中一个功能未知的分支，蛋白质定位在细胞核内，mRNA在所有的组织都表达，尤其在花序早期和分生组织表达强烈。另外，我们的证据还表明MFS1正向调控SNB和G1等小穗相关基因的表达。部分研究结果在《Journal of Integrative Agriculture》和《plant physiology》各发表一篇。