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Anti-OsPDCD5/Cas9-OsPDCD5提高水稻生物量、增加产量的分子机制

Anti-OsPDCD5/Cas9-OsPDCD5提高水稻生物量、增加产量的分子机制
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  • 批准号:31671655
  • 批准年度: 2016年
  • 学科分类:稻类作物遗传育种学(C130501) |
  • 项目负责人:罗小金
  • 负责人职称:副研究员
  • 依托单位:复旦大学
  • 资助金额:62万元
  • 项目类别:面上项目
  • 研究期限:2017年01月01日 至 2020年12月31日
  • 中文关键词: Anti-OsPDCD5/Cas9-OsPDCD5;水稻;生物量;增加;产量
  • 英文关键词:rice;biomass;yield;regulatory network;transcendental breeding

项目摘要

中文摘要

杂交稻最明显的杂种优势体现在生物产量上,其产量的突破建立在生物量大幅提升的基础上。当前分子设计育种的目标是培育“颠覆性品种”,生物量的突破是其成功的关键,因此水稻提高生物产量的分子基础研究至关重要。我们在水稻中克隆了一个与哺乳动物同源的程序性死亡基因OsPDCD5,该基因过表达引起水稻死亡,但下调表达水平或阻断其功能,则促进水稻生物量提升,并改良株型和粒型,显著提高产量。本研究将进一步分析OsPDCD5的功能,利用酵母双杂等方法找出其下游互作基因,并通过生化及生物学等方法揭示下调OsPDCD5表达或阻断OsPDCD5功能调控穗和籽粒发育以及提高生物量的分子机制;通过表达谱分析,解析anti-OsPDCD5/Cas9-OsPDCD5改良株型及粒型的调控网络;应用遗传学方法评估Cas9-OsPDCD5在不同遗传背景中对产量的影响。为我国“颠覆性育种”提供基因资源和理论依据。

英文摘要

Biomass is the most obvious heterosis in hybrid rice, the breakthrough of hybrid rice yield was based on increasing biomass. Molecular Design Breeding,which mainly counts on the understanding of key genes functions, has become an effective way for genetic improvement right now, the success or not for Molecular Design Breeding lies on the breakthrough or not of biomass, so the studies on the molecular basis of enhancing biomass is vital in rice. OsPDCD5, an ortholog to mammalian programmed cell death 5 gene has been identified and characterized from rice in our study previously. Our research show that constitutive overexpression of OsPDCD5 proved to induce plant death in rice, but the antisense-OsPDCD5 transgenic or knockout-OsPDCD5 plants demonstrate a enhance of biomass and plant type improvement, leading to a great increase on grain yield. In this project, more detail of OsPDCD5 and anti-OsPDCD5 function will be identified. By yeast two-hybrid system, the interacting genes downstream OsPDCD5 will be detected, and the molecular mechanism of anti-OsPDCD5 or knockout-OsPDCD5 on controlling biomass will be revealed; In addition, by analyzing gene expression variation, we will clarify the regulatory network of anti-OsPDCD5 or knockout-OsPDCD5 for improving yield; and by genetic methods, we will evaluate the effects of Cas9-OsPDCD5 on Yield in different genetic backgrounds. This study will supply gene resources and theoretical basis to the super rice breeding in China.

评估说明

    国家自然科学基金项目“Anti-OsPDCD5/Cas9-OsPDCD5提高水稻生物量、增加产量的分子机制”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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