水稻叶毛基因LT1的克隆与功能研究

Leaf trichome provides a protective layer on the surface of plants, which can reduce the dissipation of water and keep the leaf warm, regulate photosynthesis and protect plants against strong light and pathogens. Leaf trichome is also a good system to study cell differentiation, which has been well studied in dicot Arabidopsis, but little is known about monocot plants. .Rice is the model monocot plant and has different types of trichome in different subspecies, such as the indica and the japonica. Based on map-based approach, we have located the rice gene LT1, which controls the development of long macro hair, to a fragment of 30 kb on chromosome 6. There are 3 candidate genes in this region and they are all functional-unknown genes. For this application, we will clone the LT1 gene and study the molecular mechanisms underlying the cell differentiation and trichome development. Furthermore, we will explore the evolutionary significance of rice trichome among subspecies.

植物的叶毛赋予植物一定的保护作用，可以减少热量和水分的散失，吸收营养和水分，减少强光对植物的伤害并调节光合作用，同时影响叶片表面生境，减少害虫和病原菌的侵害。叶毛系统也是研究植物细胞分化和发育的一种常用模式，在模式植物拟南芥中，叶毛发生的分子机理已有较深入的研究，但单子叶植物中叶毛发育的研究报道很少，其分子机理也不同于拟南芥。.水稻是单子叶植物分子生物学研究的模式植物，水稻叶表具有不同类型的叶毛，且在籼粳亚种之间以及不同品系之间存在很大的差异，因此也是水稻分类的一个重要指标。本课题组通过图位克隆已将控制水稻纤细毛发生的LT1基因精细地定位在30 kb的区间内，共有3个未知功能的候选基因。本申请拟在图位克隆基础上，研究控制水稻叶毛发生的功能基因。本研究有利于揭示单子叶植物叶表细胞分化和叶毛发生的分子机制，并探索叶毛在水稻进化和籼粳分化中的功能和意义。

植物体表的茸毛是表皮细胞特化而成的一种毛状结构，在叶片表面形成一层保护层，可以减少叶表空气流动，保持热量和水分，并能减少害虫和病原菌的入侵。本项目旨在前期工作的基础上，克隆控制水稻叶表长茸毛发生的基因LT1，研究其生理生化功能，解析长茸毛发生的调控机制。本项目通过遗传互补实验发现原候选基因不能互补隐性亲本。通过扩大定位群体，重新进行精细定位，发现新的定位区间位于原候选区间左边50kb处。新的定位区间在显性亲本中存在一个测序GAP，为了弥补该GAP并最终克隆目标基因LT1，我们构建了显性亲本的基因组BAC文库，并筛选到5个阳性克隆，为进一步测序并克隆目标基因打下了坚实基础。