水稻粒形基因OsSG7的图位克隆和功能分析

Rice yield production is determined by three major components: panicle number per plant, grain number per panicle and 1000-grain weight. And rice grain weight and appearance quality are mainly influenced by rice grain shape. Grain weight is determined by grain length, width and thickness. Here we identified a small grain mutant ossg7. Compared with WT, ossg7 grains was notably shorter, which lead to decreased 1000-grain weight. Using map-based cloning strategy, we isolated corresponding gene OsSG7 on the short arm of chromosome 7. Comparing 7 candidates’ genomic sequences revealed a single nucleotide transversion from G to T. Based on the previous result, we will using CRISPR-Cas9, over-expression，GFP and GUS dyeing experiment to identify the target gene. And then we will reveal the molecular mechanism and genetic regulatory network for OsSG7 by yeast two-hybrid system, RNA-seq, BiFC, pull down and western blot experiment. This research will lay the foundation of the further study of the mechanism for grain shape.

水稻产量由单株有效穗数、每穗粒数和千粒重三个因素决定，而水稻粒形包括粒长、粒宽、粒厚，是决定千粒重的重要指标，也直接影响到稻米的外观品质。通过EMS诱变，得到了一个籽粒和千粒重显著变小的突变体材料ossg7，利用图位克隆的方法，已经将OsSG7基因定位在7号染色体的短臂端，经测序后发现OsSG7基因存在一个单碱基颠换，从鸟嘌呤（G）到胸腺嘧啶（T）。基于前期研究结果，首先将利用基因组编辑、过表达、亚细胞定位和GUS染色等手段验证定位基因的准确性，其次开展酵母双杂，转录组测序、双分子荧光互补、Pull-Down以及蛋白质印迹实验，以期揭示OsSG7基因参与的调控途径，为水稻粒形调控机理深入研究提供理论基础。

水稻粒型是影响水稻产量和品质的重要性状，通过对水稻粒型相关基因的图位克隆和功能解析，可以为水稻优异产量基因资源的发掘与利用提供理论依据，为水稻生物育种提供基因资源。ossg7突变体是前期通过EMS诱变水稻双科早获得的，该基因定位在7号染色体上，169位的鸟嘌呤突变成胸腺嘧啶。经过基因编辑、互补和亚细胞定位等功能验证手段，充分验证了前期定位的OsSG7基因的准确性，基因编辑材料获得了5个纯合株系，均表现出近似与突变体的表型，获得的互补材料可以显著恢复籽粒大小，且通过细胞核定位的亚细胞定位结果表明该基因作为转录因子起作用。前期研究表明该基因功能主要是影响籽粒大小，同时研究中发现该基因也影响着水稻株高，突变体倒三、倒四节间比野生型极显著缩短，后续将围绕这一方面继续开展综合研究，同时调控株高和粒型的基因目前还鲜有报道，这对于我们了解水稻株高和粒型调控关系有着很重要的研究价值，可以为实现水稻产量突破提供基因基础。