973项目－水稻重要农艺性状的功能基因组和分子基础研究

973项目－水稻重要农艺性状的功能基因组和分子基础研究内容摘要：

迫转录因子 ； 完成实验材料的处理和收集，完成芯片杂交和数据收集； 筛选出 参与 LHCII磷酸化和去磷酸化的基因； 证实突变体和 TDNA 是否为共分离关系。 7 、初步 构 建 重组 自 交系 群 体（ 9311/日本晴、广陆矮 4 号 /日本晴）的遗传图谱以及广陆矮 4 号和日本晴的重组自交系，群体规模在2020 和 1000 以上； 初步完成一些水稻重要农艺性状基因（ QTLs）的定位；通过分子设计，选育一批 超级稻育种的中间材料； 8．发表 2－ 3 篇论文，申请 1 项专利 研究内容 预期目标 利用分子标记筛选带有 MOC ALK等基因 的种质材料，开展 ALK、 MOC1基因其他功能的验证，实现多优异基因的聚合； 发展与多个重要农艺性基因连锁或基因标签标记，按照超级稻育种的需要，通过分子标记辅助选择选育优良杂交稻组合的亲本和完成重 要 模 式 材 料 （ 9311/NPB ，GLA4/NPB）的重组自交系群体构建；初步构建重组自交系群体遗传图谱；开展（ 9311/NPB， GLA4/NPB）的单带片段代换系选育研究。 第 二 年 转基因验证 MOC1 调控的下游基因的功能，每个转化质粒获得 310 个转基因株系，并完成当代转基因植株的鉴定 ； 利用 RNA 原位杂交技术研究LA 基因在不同发育时期、不同组织器官中的时空表达模式，阐明 LA 基因发生突变所产生 突变表型的细胞学基础； 克隆 DES1 和 OEUI1 基因并进行互补验证，获得互补验证的 T0代转基因植株，同时，明确 DES1 和OEUI1 基因的结构和表达模式， 构建sh2 基因功能互补和 RNA 干涉的载体，进行功能互补实验和功能验证；通过遗传互补实验确定 Nal1 基因的本质，明确其表达特点 ； 进行 OsZFP1基因突变影响的基因表达分析和相关途径和调控网络的分析 ； 筛选跨目的基因精细定位区间的野生稻 BAC克隆，获得野生稻匍匐生长习性、落粒性、散穗等候选基因 ；穗粒大小控制基因的精细定位； 种植稀穗等位性分析的群体，确定不等位的同 类突变完成 MOC1 调控基因的初步功能验证和 LA 基因的表达分子以及细胞学基础；克隆 DES OEUI Nal1 等基因并完成功能验证；精细定位OsCDH1 和散穗基因； 完成对 OsZFP1转基因植株的基因表达分析，确定OsZFP1 所参与的调控途径和网络；验证 OsWRKY11 的功能及其调控途径。 阐明野败型不育基因与转录调控基因的相互作用的机理；确认 2 个野败型恢复基因、 1 个温敏不育基因、2个杂种不育基因和 2个雄配子发育相关基因的功能； 完成柱头外露基因的 精细 定位； 获得诱导型不育转化体。 初步获得 灌浆控制相关基因以及 所分离基因的功能及其相关作用机理 ； 鉴定出在胚和胚乳发育过程中调节细胞数目的关键基因 2～ 5 个 ； 研究内容 预期目标 体，并配制定位群体 ； 精细定位OsCDH1 的基础上，克隆该基因； 采用 TDNA 标签法克隆与水稻抽穗相关的基因 ； 验证大叶角基因OsWRKY11 的功能。 野败型不育基因与转录调控基因的相互作用；野败型恢复基因的功能分析；温敏不育基因的功能分析；杂种不育基因的功能分析；雄配子发育相关基因的功能分析； 柱头外露基因的 精细 定位； 化学诱导型启动子控制的不育基因转化水稻。 利用突变群体和转基因技术鉴定水稻种子发育 (集中在灌浆过程和品质性状 )突变体，并分离其调控基因 ； 完成水稻胚胎差异表达基因的分析鉴定，确定相关基 因的进一步生物学功能分析计划 ； 完成水稻 CIPK 的表达和生化分析，确定其蛋白激酶特征 ； 通过酵母确双杂交系统确定CIPK3 特异互作的 CBL蛋白 ； 建立与细胞程序化死亡有关性状的基因定位群体 , 利用分子标记进行基因定位工作 ；利用 MS/MS 技术鉴定特定的蛋白质 ； 利用基因敲除和过量表达的研究策略，将控制水稻胚和胚乳细胞周期基因 分别转化水稻，进一步确定目的基因在水稻 胚和 胚乳发育过程中对细胞数目调节的功能 ； 鉴别水稻胚乳特异表达 候选基因的表达特征。 分析基因的分子结构。 分别构建基因的 RNA 干扰和超表达质粒。 研究叶片中淀粉代 谢的变化规律和灌浆期转录组和代谢组的变化；鉴定重组自交系（ 9311 和日本晴）中与淀粉代谢和稻米品质有关的QTL；继续分析稻米品质性状和进行近等基因系的构建，并进行基因导入及选育工作；设计与目标基因紧密连分离定位胚乳 PCD 调控相关基因；开展水稻种子发育中蛋白激酶的功能研究。 获得数个淀粉代谢调控 和稻米品质 的关键候选基因 和 QTL。 明确淀粉合成相关基因的复等位变异情况 ； 完成 基因导入工作，获大量转基因水稻植株，并筛选获得部分纯 合系进行品质与表达的初步分析； 将 Qdu6 和Qchk5 基因精细定位在 50kb 以下；成功建立水稻胚乳细胞离体培养体系 ； 初步完成具不同品质的 典型水稻品种中相关基因在水稻胚乳发育过程中的表达特性研究。 完成 籼稻广陆矮 4 号 /粳稻日本晴杂交产生的 F2 的屋里图，定位和克隆氯酸钾抗性敏感基因和粒形 基因。 筛选到低温胁迫应答的基因 48个，得到转化植物；克隆相应热胁迫转录因子的全长基因；建立水稻高光照光胁迫、干旱和冷胁迫处理下的表达谱，分别找出高光照光胁迫、干旱和冷胁迫处理特异的以及共同的基因；确证激酶和磷酸化 酶功能；得到定位在 30kb 内片段。 完成重组自交系群体遗传图谱构建； 初步阐明 MOC ALK 基因对重要农艺性状的影响；完成大多数 单带片段代换系的分子鉴定；通过分子设计，选育一些优良恢复系和不育系，用于配置超级稻组合。 发表相关论文 12 篇， 申请专利 2项， 课题中期评估。 研究内容 预期目标 锁的分子标记，精细定位 Qdu6 和Qchk5 基因；建立水稻胚乳细胞离体培养体系 ； 不同品质的典型水稻品种（ 2－ 3 个）中相关基因在水稻胚乳发育过程中的表达特性研究。 构建籼稻广陆矮 4 号 /粳稻日本晴杂交产生的 F2 分离群体，对籼粳特异序列进行遗传分析；构建氯酸钾抗性敏感基因和粒形基因座位高饱和的遗传图谱和精细的物理图谱，定位和克隆氯酸钾抗性敏感基因和粒形基因；应用 RFLP、 SSR、 CAPS 等标记来进行氯酸钾抗性敏感基因和粒形基因的分子定位，初步确定该突变体所在连锁群。 克隆低温胁迫响应基因，构建 基因表达 载体 ， 进行遗传转化； 筛选对热胁迫敏感的转基因植株，克隆其对应基因 ；建立水稻高光照光胁迫、干旱和冷胁迫处理的表达谱，对芯片数据处理和分析；体外重组的方法进一步验证在 LHCII 磷酸化修饰中相关的功能；叶色改变突变体的 基因定位、克隆。 进行重组自交系群体遗传图谱构建；初步完成单带片段代换系选育；通过对具 不同分蘖植株在水稻成熟期、株高和产量等农艺性状之间的差异调查； 继续开展超级稻的分子设计育种。 研究内容 预期目标 第 三 年 通过酵母双杂交系统筛选与 MOC1直接相互作用的蛋白并完成酵母双杂交系统筛选与 MOC1 直接相互作用的蛋白及体外验证， 利用反义遗传学方法对 GRAS 家族候选基因构进行研究，构建 表达载体，进行水稻转化 ；利用定量 PCR、 Northern 杂交等技术检测 LA 基因在各种处理条件下的表达量的变化，找到调控 LA 基因表达的各种因素 ； 用功能基因组方法，寻找与 DES1 和 OEUI1 相互作用的其他基因 ； 通过 Nal1GFP 融合蛋白确定 Nal1 基因产物的亚细胞定位 ； 植物株型和衰老关系的研 究并筛选候选功能基因 ； 野生稻匍匐生长习性、落粒性、散穗候选基因互补验证，确定野生稻匍匐生长习性、落粒性、散穗等基因 ； 确定穗粒大小控。