1. 水稻籽粒高表达转录因子OsMYB73的鉴定
进化分析发现水稻转录因子OsMYB73与OsMYB118、OsMYB119、SbMYB80、ZmMYB98亲缘关系较近,而与已报道与种子发育相关的其它5个MYB转录因子,MYB1、MYB2、MYB3、MYB4和MYB5关系较远。通过qRT-PCR和GUS染色实验分析研究OsMYB73的时空表达模式,其在籽粒灌浆初期种子高度表达,在开花后5天表达水平最高,随着种子的成熟表达量随之降低。蛋白功能预测发现OsMYB73是一个典型核定位的转录因子,在115-164位和167-215位氨基酸包含两个典型的SANT结构域。
2. OsMYB73突变体种子表现长粒垩白增加表型
利用基因编辑技术在粳稻品种中花11号(ZH11)中敲除OsMYB73基因,获得纯合突变体,导致氨基酸序列产生移码以及编码蛋白质的三维空间结构发生明显改变,降低种子灌浆速率,种子粒长和垩白增加、但株高和分蘖等农艺性状未发生变化,以上结果表明OsMYB73主要参与调控种子粒形及垩白性状。
3. OsMYB73突变改变胚乳淀粉、脂肪等储藏物质积累进而影响稻米品质
通过对野生型和突变体osmyb73淀粉结构和理化指标分析,发现osmyb73造粉体结构异常,腹部发生垩白区域淀粉颗粒呈椭圆型或者球形,直链淀粉和蛋白质含量升高,胶稠度增加,粘滞性降低,支链淀粉短链增加、长链减少,可溶性糖和脂质含量均降低。综合以上结果,OsMYB73突变影响了淀粉结构和理化特性的形成。
4. OsMYB73与OsNF-YB1协同激活OsISA2、OsLTPL36和OsYUC11的表达
通过酵母双杂和BiFC实验分析,我们发现OsMYB73与OsNF-YB1,OsLTPL36和OsYUC11发生蛋白互作。酵母单杂、EMSA和转录激活活性分析等实验证明OsMYB73可以直接结合到OsISA2、OsNF-YB1、OsYUC11和OsLTPL36的启动子区域并激活它们的表达。以上研究表明OsMYB73可能是一个核心调控因子,协同其它多个基因共同参与调控稻米粒形和垩白性状的形成。
最后我们提出了水稻转录因子OsMYB73参与调控种子粒形和垩白形成的分子机制。后期将进一步挖掘OsMYB73调控稻米品质形成的优异单倍型,为水稻品质遗传育种提供新的重要基因资源和理论依据。另外,由于它存在一因多效性,还将继续探索研究水稻转录因子OsMYB73调控其它重要性状的生物学功能。
文章链接:
http://doi.org/10.1111/pbi.14558
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