直立密穗基因DEP6控制水稻穗粒数和产量的功能研究

One of the effective ways to improve rice yield is to increase the grain number per panicle. Grain number is a complex quantitative trait controlled by multiple genes and collaborative environment, and the molecular regulation mechanism of which is still not very clear. In our previous research, a large panicle recombinant inbred lines (BILs) population was constructed to detect a major QTL: DEP6, controlling erect panicle and grain yield. DEP6 gene was finally isolated through map-based cloning. As a key regulator of dense and erect panicle, DEP1 locus have been used widely in the tranditional breeding. Using BiFC method，we found that DEP6 interact with dep1 in protoplast.In this proposal we will focus on the study of DEP6 gene function and regulatory networks: first, using transcriptome sequencing to explore the target genes.Second,to confirm the correlation with other yield traits related genes (such as Gn1a, IPA1 etc.). Third,to identificate DEP6 interacting proteins, and mainly explore the mechanism of DEP6-dep1 interaction on promoting grain number and rice yield. The purpose of these studies is to provide theoretical basis and important gene resources for molecular design breeding of high-yielding rice.

提高每穗穗粒数是实现水稻高产遗传改良的重要途径之一。然而，穗粒数是受多基因和环境控制的复杂数量性状，目前对其分子调控机制仍不清楚。前期我们通过构建一个大穗水稻品种的重组自交系（RIL）群体，通过QTL分析检测到了一个同时控制直立穗和产量增加的主效QTL：DEP6。利用图位克隆技术获得了该候选基因，初步研究表明DEP6蛋白与目前生产上广泛应用的水稻高产dep1基因所编码蛋白在体内能直接互作。在此基础上，本项目将重点围绕DEP6基因功能及其调控网络开展研究，通过转录组测序技术分析DEP6可能调控的下游基因及其功能验证；分析并验证DEP6与其它产量性状基因（如控制穗粒数的Gn1a和IPA1等）之间的遗传互作关系；鉴定DEP6互作蛋白，重点解析dep1和DEP6蛋白互作控制水稻穗发育及促进穗粒数和产量增加的分子调控机制，为水稻高产分子设计育种提供理论基础和重要基因资源。

提高每穗穗粒数是实现水稻高产遗传改良的重要途径之一。然而，穗粒数是受多基因和环境控制的复杂数量性状，目前对其分子调控机制仍不清楚。我们通过构建一个大穗水稻品种的重组自交系（RIL）群体，通过QTL分析检测到了一个同时控制直立穗和产量增加的主效QTL：qDEP6。利用图位克隆技术获得了该候选基因DEP6，并完成了互补验证工作。为了深入研究该基因调控水稻穗粒数的分子机制，我们首先利用IP-MS的方法鉴定得到了一些DEP6的互作蛋白DAPs。其中DAP1是一个转录因子，它与DEP6的蛋白互作已经通过BiFC和Co-IP实验证实。然后，结合RNAseq和ChIP-seq数据分析，我们将DEP6和DAP1共同调控的下游靶基因锁定在已报道的穗粒数调控基因DEP1和SPL14。通过EMSA实验、转录激活实验体系，我们证实DEP6可以通过蛋白互作，增强DAP1对下游DEP1、SPL14靶基因启动子的结合能力，进而提高下游基因的表达，从而产生穗粒数增多的表型。此外，dep6是增加水稻穗粒数的显性遗传位点，通过杂交导入高产品种武运粳7号之后，可以使底盘品种的穗粒数和产量得到进一步提升，说明该位点在农业生产及育种实践中应该具有广泛的应用前景。

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