【摘 要】
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水稻(Oryza Sativa L.)产量主要由有效穗数、穗粒数和粒重等因子决定，是由多个基因与环境协同作用、共同控制的复杂数量性状。目前，我们对产量形成的分子调控机制的认识非常有
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水稻(Oryza Sativa L.)产量主要由有效穗数、穗粒数和粒重等因子决定，是由多个基因与环境协同作用、共同控制的复杂数量性状。目前，我们对产量形成的分子调控机制的认识非常有限，解析水稻粒重，包括谷粒长、谷粒宽及粒厚的遗传调控机理，对水稻分子设计育种技术体系的建立有重要意义。 本研究利用以华粳籼74为受体亲本、Basmati385和Basmati370为供体亲本材料的153份单片段代换系材料，鉴定出8个控制水稻粒形的QTL，这些QTL分布于水稻的6条染色体上。其中，位于第8染色体长臂末端的一个主效QTL-GW8对粒宽的加性效应值最大。在此基础上发展次级作图群体，通过精细定位和高精确度连锁分析，我们将GW8基因定位在7.5 kb的物理区间内，本区间只含有一个开放阅读框Os08g41940，编码一个SBP家族蛋白OsSPL16。 GW8基因主要在水稻幼穗中表达，表达量随着幼穗发育逐渐增高，在幼穗长度为9 cm左右时表达量最高，随后开始下降，至开花前几乎检测不到GW8的表达。pGW8：：GUS转基因水稻植株GUS组织染色结果证实该基因在幼穗的颖壳中高表达。我们将一份供体亲本为Basmati385的单片段代换系材料与受体亲本华粳籼74连续回交与华粳籼74构成了一对近等基因系，即NIL-GW8和NIL-gw8。组织切片观察发现NIL-GW8和NIL-gw8的颖壳横切面细胞大小没有明显差异，但NIL-GW8中细胞数目明显增多，这正是NIL-gw8粒宽变窄和千粒重降低的主要原因。 遗传转化实验表明NIL-GW8和NIL-gw8之间的表型差异与编码区的序列差异无关，粒形的差异主要由启动子序列的差异造成。qPCR分析证实两份材料中GW8表达水平不同，NIL-GW8中的表达量远高于NIL-gw8。用pGW8：：gw8转化Basmati385，转基因阳性植株中GW8表达量上调，谷粒宽度变大。较高的GW8表达水平可以通过细胞周期相关基因的表达促进细胞分裂，导致较宽的粒形。GW8是水稻粒宽的正调控因子。 GW8是一个核定位的转录因子。烟草瞬时表达证实GW8-GFP融合蛋白定位于细胞核中，酵母单杂交证实GW8具有转录活性，且转录活性域位于N端。 GW8至少存在4种单倍型，通过分析各种单倍型在野生稻和栽培稻不同亚种间的频次分布，我们认为GW8是一个与人工选择有关的基因。结合对单片段代换系材料的分析，我们在以Amol3为供体的单片段代换系材料中找到一个新的gw8窄粒等位基因，该等位基因由于编码区功能的缺失造成窄粒表型，并且该等位基因在改变粒形的同时并不影响水稻的实际产量。 GW8的图位克隆为研究粒形形成的遗传机制与分子机理奠定了基础。
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