论文部分内容阅读
有效分蘖数、每穗粒数和千粒重是构成水稻产量的三要素。这些因素的变异呈连续分布,呈现数量遗传的特性。这些性状受多个位点(quantitative trait loci,QTLs)的影响,并且它们的表达受环境和遗传背景的修饰。由于其复杂性,只有少部分调控这些性状的基因被分离和证实。先前,我们通过图位克隆的方法从以东乡野生稻(Oryza,rufipogon Griff.)为供体与以桂朝2号(Oryza sativa L.ssp.Indica)为受体的BC4F2群体中获得了一个与水稻高产有关的QTL位点_qGY2-1,试验证明这个QTL位点促进水稻谷粒子增加从而对产量的贡献率达到16%。基因结构分析表明这个QTL位点由LRK1-LRK8(leucine-rich repeat receptor-likekinase,LRK),八个编码富含亮氨酸重复序列型类受体激酶新基因所组成的基因簇。有意思的是东乡野生稻的基因簇中包含LRK1基因,而贵朝2号基因簇中这个基因缺失。所以我们选用东乡野生稻的LRK1基因进行研究,数据显示LRK1在根、茎、叶、幼穗中有都表达;亚细胞定位实验表明LRK1蛋白定位于质膜上。将LRK1基因导入缺失LRK1基因的籼稻9311(Oryza sativa L.subsp.indica vat.9311)中过表达,结果发现过表达LRK1基因降低了株高,促进了细胞分裂和植株生长,提高了水稻有效分蘖数、每穗粒数、二次支梗数,因此我们推测LRK1基因与植株分枝发育有关。最终的统计结果显示LRK1基因提高了水稻的单株产量达58%。水稻因为基因组比较小(390Mb),目前基因组测序已经完成,而成为单子叶植物的模式植物。对LRK1基因功能的分析不仅有利于对水稻产量形成机制的理解,同时也促进对其他作物的产量形成的分子机制的认识。为了验证同一基因簇中其他同源基因是否具有相似的功能,我们选择了LRK6和LRK7构建于不同的表达载体进行过表达研究,研究结果表明LRK6和LRK7具有与LRK1相似的功能,LRK6和LRK7都促进了植物的生长,对水稻有效分蘖数的贡献分别为38.1%,27.86%。单株粒数分别增加了49%,36.36%。LRKs在植物生长发育和抗性反应中起着广泛的调节作用。为了探索LRK1基因在细胞内的互作蛋白,我们将LRK1基因的胞内域构建成诱饵质粒采用酵母双杂的方法筛选籼稻9311的cDNA文库,获得了与LRK1互作的翻译延伸因子eIF-1A(translation elongation factor)蛋白,这种相互作用在酵母中得到了证实,其体内试验还在进行中。我们初步推测LRK1基因通过促进蛋白质翻译发挥其生理功能。