一个水稻新颖壳突变体的基因克隆及分子调控机理研究

水稻是单子叶植物发育分子生物学研究的模式植物，水稻花器官的发育结果更是直接影响稻谷产量和稻米品质。通过对双子叶模式植物的研究建立了ABC模型，虽然在水稻上基本适用，但随着近年来越来越多的水稻花器官突变体的获得和相关基因的克隆，发现它们与ABC模型中的典型基因并没有同源性，因此简单的ABC模型已不能完全描述花的发育全过程，这个过程牵涉到许多基因，它们之间组成一个复杂的网络，只有通过发现这个网络中更多的节点，才能更深入的了解花发育过程。我们发现了一个水稻新颖壳突变体sh1，表现为内外颖壳变的细长，但并未影响到其它性状，说明可能是花发育网络中的一个节点，如果克隆到相应的基因，再通过研究上下游基因的关系，将为进一步探索水稻花发育的分子调控机理打下基础。

我们在本实验室发展的日本晴突变体库中发现的一个水稻花器官突变体，进一步观察整体植株发现从株高、叶以及叶鞘都有差异，其中以花器官的差异最为明显。遗传分析表明该突变体的表型受位于八号染色体上一不完全显性单基因控制，利用图位克隆法精细定位后，推测侯选基因编码一WD40 repeat蛋白，并与拟南芥中的TOPLESS基因同源，因此将这个基因暂命名为Ostopless8（Ostpl8）。进一步对基因序列测序发现位于BAC AP005504上14053处A > T，从而导致GAG > GTG（Glu > Val）。为研究该基因功能构建了互补、GUS、GFP、过表达等载体，其中将突变位点引入野生型日本晴中成功产生了突变体表型，GUS转基因结果显示该基因在各组织中的表达位置，其他载体正在转化中。为进一步了解该基因与其他基因之间的调控关系，本研究还选取了营养生长期野生型、突变体和杂合体叶片组织提取RNA做基因芯片，发现一些可能有关联的基因，并用Realtime-PCR进行验证。Ostpl8基因的克隆与功能分析为进一步了解水稻发育的分子调控机制打下了良好基础。