一个控制水稻颖花发育的基因MRG功能分析

本研究拟在已克隆的一个水稻颖花基因Moon Rice Grain（MRG）、比较突变体和野生型花器官的表型及相关细胞学差异、初步确定了该突变基因的生理特征及突变机理的基础上，进行MRG基因的互补验证、功能验证、亚细胞定位、时空表达和MRG基因功能研究，探索MRG基因在水稻颖花发育过程中的作用机理和功能特性。本研究对进一步阐明水稻粒型发育机制、改良水稻产量和品质，具有重要意义。

在已克隆的一个水稻颖花基因Moon Rice Grain （MRG）{后更名为Beak-Shaped Grain1(BSG1)}为了统一以下都以BSG1称呼该基因。对bsg1突变体的内外颖切边观察表明，内外颖的外薄壁细胞层细胞变小且数目减少。这些特征表明bsg1颖壳宽度的减少主要由细胞数目和尺寸的减少所致。其次，野生型内颖含有膜状的无硅化细胞层的边缘组织（MTP），其细胞形态与内颖中心部分不同。然而bsg1-1的内颖边缘组织却由增多的薄壁细胞层构成。这些特征表明，其内颖边缘组织细胞特性缺少，细胞分化受到破坏。.生物信息学分析显示BSG1基因编码编码蛋白（Genbank登录号:BAF10387.1或NP_001048473.1）为248个氨基酸，第79-210氨基酸构成DUF640结构域，DUF640结构域具有保守的氨基酸序列。.成功构建BSG1驱动的GUS报告基因的pCAMBIA-1300-BSG1 PRO-GUS。通过农杆菌介导的方法将pCAMBIA-1300-BSG1 PRO-GUS质粒转化入野生型水稻日本晴。通过农杆菌转化日本晴愈伤组织获得转基因阳性株系。GUS染色显示，BSG1在幼穗、茎秆等组织有均有表达，在根、叶片表达较弱。Real-time PCR 的结果显示，BSG1的转录在幼穗（0.1~2cm）中积累最多，茎秆和8~10cm的穗中次之，而在根中、幼苗和成熟叶中几乎检测不到表达。.检测了野生型和bsg1-1颖壳中25个先前报导的水稻主要细胞周期相关基因的表达情况。bsg1-1中11个基因下调，CDC20基因上。CDC20作为分裂后期促进复合体的激活子，通过破坏细胞周期素蛋白亚基致使细胞分裂进程退出。因此，BSG1可能通过调控细胞周期相关基因的表达来促进细胞分裂从而影响种粒形状和大小。