水稻隐花色素互作蛋白OsBICs调控水稻开花的机理研究

Cryptochromes are blue light photoreceptor that regulates photomorphogenesis and photoperiodic flowering in plant. There are three genes encode cryptochromes in rice, including OsCRY1a, OsCRY1b and OsCRY2. OsCRYs regulated the leaf sheath length and photoperiodic flowering, but the mechanisms of how these genes are regulated have not been elucidated. In this project, we will study the function of OsBICs（Blue-light Inhibitor of Cryptochromes）in the signal transduction pathway of CRYs, find out the relationship between OsBICs and OsCRYs and finally improve the mechanism of rice flowering regulation. The new components OsBICs in blue light signal transduction pathway will further improve our understanding of rice flowering and will provide theoretical guidance for molecular modification in rice flowering regulation.

隐花色素CRYs（Cryptochromes）是植物中主要的蓝光受体，在植物光形态建成和光周期调控的开花过程中发挥着重要作用。水稻中有三个隐花色素基因：OsCRY1a、OsCRY1b和OsCRY2，主要在调控水稻叶鞘伸长和光周期调控的开花过程中起作用，但在OsCRYs调控水稻开花的过程中哪些关键基因参与其中及其作用机理还不清楚。本项目通过研究OsCRYs的抑制因子OsBICs（Blue-light Inhibitor of Cryptochromes）的功能，进一步完善OsCRYs介导的蓝光信号转导途径，解析OsCRYs影响水稻开花的分子机制，为通过分子生物学手段调控水稻的开花时间提供理论指导。

Blue-light inhibitor of cryptochrome 1 and 2 (BIC1和BIC2)在拟南芥中首次被发现，是蓝光受体Cryptochrome 1 and 2 (CRY1和CRY2)的抑制因子。CRY1和CRY2分别主要负责调控拟南芥下胚轴的伸长和开花时间，BIC1和BIC2通过抑制CRY1和CRY2的功能共同在拟南芥生长发育过程中起作用。本项目首次对单子叶植物水稻中的OsBIC1和OsBIC2进行功能研究，发现OsBIC1和OsBIC2主要负责调控水稻叶鞘的伸长和开花时间。通过观察OsBIC1OX和OsBIC2OX过表达植株和Osbic1突变体的表型，发现OsBIC1和OsBIC2促进叶鞘伸长，而OsCRY1a、OsCRY1b、OsCRY2抑制叶鞘伸长。Oscry1a和Oscry1b突变体在长日照和短日照下都表现出晚花表型，而 Oscry2突变体只在长日照条件下表现出晚花表型，在短日照下的开花时间与对照相似。Osbic1突变体的开花时间在长日照下还是短日照下都与对照无显著差异，但OsBIC1OX和OsBIC2OX过表达植株在长日照和短日照下都表现出显著的晚花表型，与Oscry1a和Oscry1b突变体表型相似。Osspa1突变体的开花时间在长日照和短日照下都与野生型无显著差异。酵母双杂交结果显示，OsBIC1可以在蓝光下与OsCRY1a、OsCRY1b、OsCRY2互作，而OsBIC2与OsCRY1a、OsCRY1b、OsCRY2的互作不依赖于蓝光。酵母三杂交结果显示，OsBIC1和OsBIC2可以通过与OsCRY2直接互作，从而抑制OsCRY2与OsSPA1互作。这些结果表明，水稻中的OsBIC1和OsBIC2很可能也是通过直接与OsCRY1a、OsCRY1b、OsCRY2互作从而抑制OsCRY1a、OsCRY1b、OsCRY2与其它蛋白相互作用从而来调控水稻的开花时间。RNA-seq结果显示，OsBIC1，OsBIC2与OsCRY1a、OsCRY1b在水稻基因组中调控的基因高度重合。Real-time qPCR结果显示，OsBIC1和OsBIC2调控水稻开花主要是通过调控Ehd1-RFT1/Hd3a来实现的。