水稻重要农艺性状的功能基因组和分子基础研究

1、项目名称：水稻重要农艺性状的功能基因组和分子基础研究首席科学家：薛勇彪 中国科学院遗传与发育生物学研究所起止年限： 2005.12至2010.11依托部门：中国科学院、研究内容本项目将在前一期973项目取得成果的基础上，结合国内外水稻基因组研究的新进展，进一步凝练科学目标，以我国水稻生产中的重大需求为导向， 以功能 基因组研究为主要手段，重点开展水稻重要农艺性状的分子基础的研究。主要内 容包括：株型发育的基因调控、育性的分子控制、胚乳发育和种子形成、淀粉代 谢的功能基因组、重要农艺性状的比较基因组、光温胁迫的功能基因组和重要农 艺性状的分子改良。、预期目标1、总体目标：通过项目的实施，保持和提

2、升我国在水稻基因组研究的国际地位和竞争力， 加强我国农业科技自主创新能力，培养和造就一批高水平的植物生命科学研究人 才，建立我国水稻分子改良的理论和技术体系，指导水稻品种的分子改良。2、五年预期目标克隆50个左右的水稻重要功能基因，阐明 2 3个重要农艺性状控制的分 子机理，建立高效水稻杂交育种和分子育种体系和培育一批具有重要应用前景的 遗传改良品系。获得具有重要应用前景的功能基因专利25项，发表高水平论文100篇左右（累计影响因子400以上）。三、研究方案1、学术思路针对我国水稻生产中迫切需要解决的高产、优质和抗逆等问题，本项目以重 要农艺性状为对象，综合应用分子遗传学、发育生物学、生物化学

3、和功能基因组 学等多学科交叉的手段，研究水稻株型、育性、种子形成，淀粉代谢调控和光温 胁迫应答的分子机理，克隆鉴定相关的关键基因并阐明其功能， 为解决我国水稻 优良品种培育中的重大理论和技术问题提供创新性研究成果。2、技术途径本项目将根据研究任务和目标，充分利用已有的水稻基因组和功能基因组 研究的资源和信息平台，主要以遗传学、分子生物学、发育生物学、生物化学 和功能基因组学等为主要研究手段，开展水稻株型、育性、种子形成，淀粉代 谢和环境胁迫等主要农艺性状的分子控制机理的研究。采用的主要研究路线有 四个：第一，重要功能基因克隆及其作用网络的研究；第二，重要农艺性状的 功能基因组研究；第三，杂交育

4、种技术的改良和完善；第四，重要农艺性状的 分子改良。通过发挥我们已有研究工作基础以及研究队伍的技术特点，阐明水 稻重要农艺性状分子控制的机理，为分子改良和设计重要农艺性状奠定理论和 技术基础，推动我国育种科学的可持续发展，并对解决重要的植物科学中复杂 性状调控的问题做出贡献。根据研究内容本项目由7个课题组成，每个课题组设1-2名课题负责人 协助项目负责人进行课题的管理和各个课题间以及参加课题的有关单位间的协 调。3、创新点和特色水稻已成为禾本科植物研究的模式植物， 特别是全基因组序列的完成，相关 的数据呈指数级增加，产生了海量的数据，为功能基因组研究奠定了坚实基础， 已经成为国际植物科学的前沿

5、领域。本项目的主要创新点与特色在于以下几个方 面：(1)密切围绕我国水稻生产中的关键问题，集中了全国水稻育种、分子生物学、比较基因组学、生物信息学等领域中的优势力量和资源， 充分利用国内外可 利用的水稻基因组信息资源和多学科交叉手段， 对水稻重要农艺性状调控的分子 机制有系统、全面、深入的阐明。(2)以控制重要农艺性状的功能基因为基础，提出了包括超级稻在内的水稻 等作物产量、品质和抗逆性分子改良的思路和途径。(3)在已具备的国际竞争力基础上，进一步提高和加强我国农业科技的自主 创新能力。2001年中国科学院启动了重大创新行动计划项目“水稻基因组测序和重要农艺性状功能基因组研究”，主要开展水稻基

6、因组精细图绘制和 4号染色体精确 测序的工作，同时涉及一些基因克隆和表达的研究；同年启动的国家863计划科技重大专项“水稻高产等重要农艺性状的功能基因组研究”主要集中在突变体 库，基因芯片，全长cDNA克隆的平台建设和重要功能基因克隆等方面，注重 规模化功能基因组研究的平台建设，而本项目则是紧紧围绕与产量、品种和抗逆 性等密切相关的重要农艺性状开展功能基因组研究，注重系统集成和分子机理研 究，旨在阐明复杂性状的形成机理，为其分子改良提供理论和技术支持。根据研究内容本项目由7个课题组成，每个课题组设1-2名课题负责人协助项目负责人进行课题的管理和各个课题间以及参加课题的有关单位间的协调。子课题1

7、、株型发育的基因调控(负责人：李家洋)1、主要目标获得10个左右具有我国自主知识产权的控制水稻水稻株型(包括分奠、分 英角度、叶片性状、穗部性状、穗粒大小、落粒性和根部性状等)的重要功能基 因，阐明水稻株型控制的分子机理。2、主要研究内容(1)与MOC1相互作用的基因和调控网络的研究以及 GRAS基因家族的功 能基因组学研究。(2)控制水稻分英角度和叶片性状的基因调控的研究(3)影响水稻穗大小和穗形态的基因的克隆和功能研究(4)控制水稻穗粒大小(千粒重)和落粒性基因的克隆和基因调控的研究(5)研究水稻不定根原基发生关键基因 ARL1调控系统的分子机制。(6)反向遗传学研究控制水稻株型的基因及其

8、调控3、参加单位和主要学术骨干中科院遗传发育所、中国水稻所等科研骨干：陈明生、曾大力、王首锋、朱旭东、张景六、罗达等4、专项经费安排760万元，占预算专项经费的23.75 %。子课题2、育性的分子控制(负责人：刘耀光)克隆10个以上水稻生殖发育以及配子育性的重要功能基因， 阐明这些 基因的分子作用机理，建立高效的水稻杂交育种和分子育种体系。2、主要研究内容(1)包台型、红莲型、野败型等细胞质雄性不育基因和主效恢复基因 (3-4个)的克隆并及其分子作用机理(2) 2个光/温敏核不育基因的克隆及其分子机理(3) 5个粕粳杂种亲和性基因的克隆、 分子机理，具及粕粳杂种育性障 碍克服的分子途径(4)多

9、个控制生殖器官和雌雄配子发育相关基因的克隆及其分子机理(5)不育基因和恢复基因的转化，新型的不育系和恢复系的研制3、参加单位和主要学术骨干华南农业大学、上海植生所等科研骨干：黄海，庄楚雄，王台、张大兵，杨仲南、张桂权、王台等4、专项经费安排400万元，占专项预算经费的12.5%。子课题3、胚乳发育和种子形成(负责人：薛红卫)1、主要目标种子发育直接关系水稻的产量和品质，本研究将综合利用已有水稻基因组资 源，在已有工作基础上，借助已将建立的水稻突变群体和功能基因组学、蛋白组 和和代谢组学手段对其发育、代谢过程进行系统研究，将有助于通过分子育种进 行稻米的品质改良。2、主要研究内容(1)种子发育、

10、胚乳发育和灌浆转录组和重要功能基因的分离与功能鉴 定(2)控制种子形成和胚乳发育转录因子的分离和功能研究(3)种子形成和胚乳发育中信号调控网络的系统研究(4)胚乳发育过程中的细胞程序化死亡(PCD)研究(5)胚乳细胞分裂和灌浆充实度机理的研究3、参加单位和主要学术骨干中科院上海植生生态所、山东农大科研骨干：王宗阳、张宪省、吕应堂、王英典等4、专项经费安排480万元，占专项预算经费的15%。子课题4、淀粉代谢的功能基因组研究(负责人：薛勇彪)1、主要目标通过开展水稻淀粉代谢的基因调控网络和蛋白质组等方面的研究，阐明淀粉合成和降解以及蔗糖运输的机理，为改良淀粉品质提供理论和基础支撑。2、主要研究内

11、容(1)基于全基因组芯片的淀粉代谢途径的转录组分析和功能基因研究(2)淀粉合成关键酶的蛋白质组研究(3)水稻不同品种淀粉品质形成机理的研究(4)研究蔗糖和己糖对水稻胚乳细胞分裂的调节以及蔗糖运输的分子机理 研究(5)胚乳中直链和支链淀粉的比例变化与稻米品质和营养的研究3、参加单位和主要学术骨干中科院遗传发育所、扬州大学等科研骨干：阮勇凌、付志明、刘巧泉、辛世文、严长杰、何予卿、高用明等4、专项经费安排550万元，占专项预算经费的17.19%。子课题5、重要农艺性状的比较基因组研究(负责人：韩斌、程祝宽)1、主要目标完成对粕粳基因组序列多态性和保守性以及表达差异的鉴定并研究它们与粕粳分化和重要农

12、艺性状的关系；研究稻属不同染色体组进化的分子机理和远缘杂种染色体之间遗传物质重组的机制，构建与重要农艺 性状相关渐渗系，研究重要功能基因在水稻亚种间的不同生态型间的分 化规律，定位、克隆1-2个野生稻优异基因和有效利用。2、主要研究内容(1)系统分析水稻粕稻基因组序列，比较粕粳稻基因结构、组成和顺序的异同，通过DNA芯片技术和对粕粳稻全长 cDNA序列及表达序列的克隆 和测序分析，进一步鉴定粕、粳稻基因在结构和表达的差异，研究粕粳的 亲缘关系和进化途径。(2)稻属不同染色体组进化的分子机理和遗传物质重组的机制(3)与重要农艺性状相关渐渗系的构建及相应主效 QTL的克隆(4)野生稻优异基因的有效

13、利用(5)水稻重要功能基因的比较基因组研究3、参加单位和主要学术骨干上海国家基因研究中心、中科院遗传发育所科研骨干：刘宝、郭龙彪等4、专项经费安排385万元，占专项预算经费的12.03%。子课题6、光温胁迫的功能基因组(负责人：种康)1、主要目标获得5个具有自主知识产权的控制水稻对低温等环境胁迫的重要基因, 阐明其应答的分子机制，为水稻耐温光胁迫育种的分子设计提供应用元件 和理论依据。2、主要研究内容(1)耐低温的转录因子克隆与分子机理(2)水稻对低温信号的接受及其转导途径(3)耐低温突变体的筛选与基因克隆(4)光温响应对器官发育和产量形成的调控3、参加单位和主要学术骨干中科院植物所科研骨干：

14、孙宗修、刘春艳、秦跟基、王珍等4、专项经费安排340万元，占专项预算经费的10.62%。子课题7、重要农艺性状的分子改良(负责人：梁国华，钱前)1、主要目标汇集水稻基因组学研究的成果，按照水稻亚种间超级杂交稻育种的要 求，通过分子设计育种，将超级稻育种改良所需的多个关键基因转移到杂 交水稻主栽品种的亲本上，进一步提高其丰产性、品质和对主要光温胁迫 的抗性水平。2、主要研究内容(4) “单英”、“育性恢复”和“糊化温度”等基因在分子改良中的基础 和应用研究(2)高产、优质、多抗超级稻的分子改良(3)重要模式材料遗传群体的构建和利用3、参加单位和主要学术骨干扬州大学、中国水稻所科研骨干：汤述翥、于

15、恒秀、陆驹飞、张光恒等4、专项经费安排285万元，占专项预算经费的8.91 %。四、年度计划研究内容预期目标1、通过 Microarray 筛选 MOC1调节的下游基因，并进行生物信息学 分析，找出所有GRAS家族的基因， 选取10-20个重要基因进行研究； 水稻控制分英角度基因LA的功能互 补验证；精细定位与水稻小穗枝梗和 小穗发育以及高位节的节间发育相关的基因DES1和OEUI1及突变体第表型分析；sh-2基因定位群体的构 建，基因的初步定位和精细定位；一 Nall基因基因的遗传定位和图位克隆；水稻株型与衰老相关基因年 1OsZFP1基因的功能鉴定；精细定 位野生稻匍匐生长习性、落粒性、散

16、 穗等基因；构建穗粒大小突变体的F2分离群体，应用RFLP、SSR、 CAPS等标记来进行穗粒大小控制 基因的分子定位，确定穗粒大小控制 基因所在连锁群；水稻穗突变体相互 问杂交，获得F1、F2等群体；水稻 矮化散生突变体的分析与相应基因1、完成MOC1调控基因的初步筛 选和LA的功能互补；精细DES1和 OEUI1 两个基因分别在一个 BAC/TAC的范围；完成sh-2的精 细定位，并初步确定候选基因；完成 Nal1的精细定位；完成OsZFP1过 表达和RNAi植株的表型分析和遗 传分析，确定引起表型变化的细胞学 和生理生化基础；将散穗基因定位在 小于50kb 的区间内；，完成 OsCDH1

17、的精细定位；完成大叶角 基因(OsWRKY11 )转化载体的构 建。完成穗粒大小突变体定位群体的 构建。2、阐明of79表达产物的调控机制； 获得野败型的不育基因及其转录调 控基因、获得野败型恢复候选基因； 获得红莲型不育基因；完成 2个温 敏不育基因精细定位；完成 4个杂 种花粉不育基因的精细定位；完成柱OsCDHI的图位克隆；构建一定规 模的TDNA (Ds)插入的水稻突 变群体，从中发现抽穗(开花)发育 迟缓突变体；T-DNA标签法分离大 叶角基因(OsWRKYII )并构建各 类转化载体，转化原始亲本中花11。2、orf79表达产物的调控机制；野 败型的不育基因及其转录调控基因 和恢复

18、基因的克隆；红莲型不育基因 的克隆；温敏不育基因精细定位；杂 种花粉不育基因的精细定位；其它生 殖器官和雄配子发育相关基因的精 细定位、雄配子发育特异蛋白质的细 胞定位；化学诱导型启动子的克隆。3、收集材料，利用全基因组芯片进 行杂交，研究种子、胚乳发育、灌浆 阶段基因表达谱；完成水稻三个不同 胚胎时期(未分化胚，正分化胚和 已分化胚)的全基因组基因芯片筛头外露基因的定位群体、完成 OsMS-L和OsMP的精细定位、获 得Osmyb103基因、确定雄配子发 育特异蛋白质在细胞内的定位特性； 获得化学诱导型启动子。3、初步获得水稻种子、胚乳、灌浆 阶段的基因表达谱，鉴定特异表达基 因；分离约30

19、个与水稻细胞周期有 关的基因，并初步鉴定出控制水稻胚 和胚乳细胞周期的重要基因；获得 PCD发生改变的水稻突变体，开展 相关功能分析；初步获得胚乳特异表 达基因的调控序列；开展种子发育信 号传导调控网络研究。4、建立水稻叶片淀粉转录组和蛋 白组研究的技术平台和体系；将Qdu6基因定位在100kb的范围内； 完成不同类型水稻种质的品质调查， 初步判断与淀粉合成相关基因在稻选，初步获得差异相关基因的表达模 式；分析水稻 CIPK基因的表达模 式，获得水稻5 8个CBL （CIPK互 作基因）并完成相关蛋白互作构件的 鉴定；利用进入PCD的胚乳可以被 Evans blue染色的特性，从已有的水 稻E

20、MS诱变群体中筛选与PCD过早 或过晚出现有关的突变体；利用双向 电用技术建立进入PCD过程中的蛋 白谱；以不同发育时期的水稻种子为 材料，在基因组水平上分离调节细胞 周期的基因，在此基础上分析各基因 在水稻中的时空表达模式。根据其表 达模式初步鉴定控制水稻种子细胞 周期蛋白的重要基因；用 promoter trap方法获得报告基因在种子或胚 乳中特异表达的转基因植株。通过旁 邻序列分离，鉴别捕获到的水稻基 因。4、水稻淀粉代谢的转录组和蛋白米品质形成中的作用和相关转基因 载体构建，并获得部分转基因水稻植 株。5、完成粕粳稻比较基因组分析和表 达谱分析。6、得到越冬稻和栽培稻在低温条件 下表达

21、谱；完成水稻中26个热胁迫 转录因子的在不同组织和生长条件 下的表达模式；筛选出在花和幼穗组 织特异表达的热胁迫转录因子；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T-DNA是否为共分离关系。7、初步构建重组自交系群体 （93-11/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，群体规模在质组研究；水稻不同类型品种（种质） 的品质测定，淀粉合成相关基因序列 的获得，Qdu6 F2群体和Qchk5 获得F1杂种的构建；重要淀粉合成 相关基因的近等基因系的构建和部 分重要基因转基因表达载体的构建

22、及其基因导入。5、开展粕粳比较基因组和转录组研 究。6、低温胁迫处理前后水稻cDNA为 探针，芯片杂交；研究在高温胁迫下 各个热胁迫转录因子的转录模式；高 光照光胁迫、干旱胁迫处理，并提取 RNA,制备探针，对水稻全基因组 Oligo芯片进行杂交，并收集数据； 采用膜蛋白酵母双杂交和串联亲合 层析等方法研究参与LHCII磷酸化 和去磷酸化的基因；突变体和 T-DNA插入共分离分析2000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7、利用分子标记筛选带有 MOC1、 ALK等基因的种质材料，

23、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(93-11/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(93-11/NPB , GLA4/NPB )的单 带片段代换系选育研究。1、转基因验证MOC1调控的下游 基因的功能，每个转化质粒获得 3-10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

24、突变所产生突 变表型的细胞学基础；克隆 DES1第 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，同二 时，明确DES1和OEUI1基因的结构和表达模式，构建sh-2基因功能年互补和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Nall基因的本质，明确其 表达特点；进行 OsZFPI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1、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 DES1、OE

25、UI1、 Nall等基因并完成功能验证；精细 定位OsCDHI和散穗基因；完成对 OsZFPI转基因植株的基因表达分 析，确定OsZFPI所参与的调控途 径和网络；验证OsWRKYII的功能 及其调控途径。2、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。3、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体，并配 制定位群体；精细定位O

26、sCDHI的 基础上，克隆该基因；采用 T-DNA 标签法克隆与水稻抽穗相关的基因； 验证大叶角基因OsWRKYII的功 能。2、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。3、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调节细胞数目的关键基因25个； 分离定位胚乳PCD调控相关基因；开展水稻种子发育中蛋

27、白激酶的功能研究。4、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。5、完成粕稻广陆矮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。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

28、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。4、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6、筛选到低温胁迫应答的基因 4-8 个，得到转化

29、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。7、完成重组自交系群体遗传图谱构 建；初步阐明MOC1、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。8、发表相关论文12篇，申请专利2项，课题中期评估。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 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

30、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。5、构建粕稻广陆矮4号/粳稻日本 晴杂交产生的F2分离群体，对粕粳 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。6、克隆低温胁迫响应基因，构建基 因表达载体，进行遗传转化；筛选对研究内容预期目标热胁迫敏感的转基因植株，克隆其对 应基因；建立水稻局光照光胁迫、干 旱和冷胁迫处理的表达谱，对芯片数

31、 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。7、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/、同分奠植株在水稻成熟 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。第三年1、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；禾1J用定量PCR、Northern1、筛选与 MOC1、DES1、OEU1等互作的蛋白质，明确

32、它们所参与的 分子调控途径找到调控；LA基因表 达的条件；完成sh-2基因功能互补 验证，明确其功能；完成Nall的亚细胞定位；完成稀穗、OsCDH1的功能互补验证；获得OsZFP1和研究内容预期目标杂交等技术检测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Nal1-GFP融合蛋白确定 Nall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 定穗粒大小控制基因的全长

33、，明确突 变体序列及其等位基因序列；完成稀 穗基因的精细定位；完成 OsCDHI 基因的功能互补验证；利用水稻抽穗 迟缓突变体，采用基因芯片和酵母双 杂交等技术，筛选相关的调控基因； 利用基因芯片和酵母双杂交等技术， 筛选与OsWRKYII相关的基因。2、野败型恢复基因的分子机理研OsWRKYII的互作基因。2、阐明野败型恢复基因的分子机理；确认1个温敏不育基因、1个 杂种不育基因、2个雄配子发育相 关基因和柱头外露基因的功能；获 得诱导型不育可育两用系。3、初步获得特异表达转录因子在 种子形成和胚乳发育中的调控作用； 获得水稻类受体激酶(recepter-like kinase)在种子形成和

34、胚乳发育中的 表达谱，分离鉴定特异表达的类受体 激酶编码基因；获得受体类激酶在水 稻种子形成和胚乳发育中的作用；初 步揭示激素调节细胞周期的分子机 理。4、获得淀粉代谢调控的功能基因2 4个；完成鉴定12个重要淀粉 代谢主效QTL的表达谱；通过对转究；温敏不育基因、杂种不育基因、 雄配子发育相关基因和柱头外露基 因的功能分析；诱导型不育转化体的 育性分析。3、利用突变群体和转基因技术研 究转录因子和类受体激酶在水稻种 子、胚乳、灌浆中的作用；通过过量 表达和RNAi技术完成20余差异基 因的表达构件并转化水稻，进行生物 学功能分析。完成过量表达和抑制 CIPK的构件并转化水稻，分析其在 胚胎发

35、生及种子形成中可能作用；通 过离体和体内技术进一步确定 CIPK 和特定CBL的细胞体内的合作；建 立大规模分离群体，筛选重组子，确 定与调控胚乳PCD的重要基因的可 能目标基因。利用已有的T-DNA插 入群体或RNAi技术敲除与PCD有 关的重要基因，研究对胚乳 PCD的 作用；以不同控制水稻胚和胚乳细胞 基因材料和近等基因系品质的测定 分析，初步明确淀粉合成相关基因在 稻米品质形成中的功能；确定Qdu6 和Qchk5区段的候选基因，获得 Qdu6和Qchk5的阳性转化载体； 筛选到淀粉合成相关基因的优良复 等位基因供体；初步弄清外源因子（如糖，激素等）对Inv, Inh,Sus等 有关基因

36、的表达的调控模式；5、完成部分粕、粳稻特异基因的功 能分析和鉴定；完成对氯酸钾抗性敏 感基因和粒形基因进行比较基因组 分析和相关座位的演化。6、筛选出对低温耐性有作用的基 因，同时得到它们的转基因材料；筛 选一批对高温胁迫相关的基因为候 选基因；通过过表达热胁迫转录因 子，获得具有耐热性的转基因植株； 建立50个对光胁迫、干旱和冷胁迫 周期的关键基因转基因水稻为材料， 研究激素调节细胞周期的分子机理； 分别将基因的RNA干扰和超表达质 粒转化水稻。从表型上观察转基因植 株在生长发育过程中的变异，并从细 胞生物学角度分析变异的机理。4、开展淀粉代谢关键酶基因的功 能研究；利用全基因组芯片分析重组

37、 自交系进基因表达变化；继续重要复 等位基因近等基因系的构建；Qdu6 和Qchk5的目标基因获得和转化载 体构建；筛选可对各重要基因进行功 能验证的转基因水稻纯合株系；利用 胚乳细胞离体培养体系对有关基因 受外源因子（如糖，激素等）的可能 调节进行研究；对部分高回交世代近 等基因系和转基因纯合株系中的稻 米品质性状及其相关基因的表达进 行检测分析。处理特异的以及共同的应答基因的 表达谱；获取已知的光信号途径基因 在光胁迫下的表达谱差异； CHLORINA、YGL 功能验证。7、完成若干重要农艺性状基因的定 位；阐明MOC1、ALK基因对重要 农艺性状的影响；选育 2个以上杂 交组合，参加省或

38、国家新品种区试； 选育出覆盖水稻全基因组的单片段代换系，并在internet上公布，向 国内外相关研究单位提供种子。8、发表论文12篇，申请专利5项。5、开展部分粕、粳稻特异基因的功 能分析和鉴定；与其它禾谷类主要农 作物比较，对氯酸钾抗性敏感基因和 粒形基因进行比较基因组分析，研究 粕、粳稻或植物之间氯酸钾抗性敏感 基因和粒形基因相关座位的演化。6、转基因植物的表型分析、分子鉴 定；分离、鉴定出能够增加对高温胁 迫反应的热胁迫转录因子；芯片数据 的验证；找出信号传导途径相关基因 以及氧化还原系统相关基因； CHLORINA、YGL表达载体构建和 转化。7、分析重要农艺性状，其遗传效应， 阐明

39、其遗传基础；并进行 QTL初步 定位；调查转ALK基因植株及其后 代籽粒的糊化温度以及其他性状；分 析MOC1基因对植株农艺性状的影研究内容预期目标响；继续进行超级稻的分子设计育种，所选育的品系用于配组，并参加品种区试；完成覆盖水稻全基因组的单带片段代换系选育；开展重要农艺性状基因的渐渗系选育研究；1、开展体外结合实验证明与MOC11、获得与MOC1互作基因的转基有相互作用的蛋白，构建转化质粒并因水稻；找到LA调控的下游基因；进行转化，并进行转基因植株的鉴获得 DES1、OEUI1、Nall、定；通过GRAS家族基因转基因后OsWRKYII相互作用的因子；克隆代的表型分析，筛选出12个sh-2

40、等位基因；完成穗粒大小控制第GRAS家族与植物形态建成和生长基因互补试验，进行原核表达和蛋白发育直接相关的基因；通过对纯化工作和蛋白生化特性分析和抗四Microarray及酵母双杂交系统筛选体制备；完成其他相关基因的的功能的结果分析，找到LA调控的下游基分析；获得OsWRKYII互作基因。年因；确认与DES1和OEUI1相互作用的因子并开展功能研究；对栽培稻2、阐明温敏不育基因和杂种不育基和普通野生稻的/、同品种和品系的因的分子机理；发现杂种不育复等位sh-2等位基因进行克隆；通过酵母基因和亲和等位基因，提出克服杂双杂交技术鉴定与Nall相互作用的种/、育的分子调控策略；阐明雄配子研究内容预期

41、目标蛋白，并且进行Nall蛋白相互调控 关系研究；确定株型和衰老相关候选 基因体内、体外功能；构建野生稻匍 匐生长习性、落粒性、散穗等基因的 GFP、GUS等表达载体并进行遗传 转化等基因功能分析。转野生稻匍匐 生长习性、落粒性、散穗基因的的转 基因研究；开展穗粒大小控制基因互 补试验，进行原核表达和蛋白纯化工 作；克隆稀穗基因并进行互补实验， 明确稀穗基因的突变本质；利用RNA原位杂交技术研究OsCDHI基因在不同发育时期、不同组织器官 中的时空表达模式；利用转基因技术 研究水稻抽穗相关基因的功能；体外 验证基因芯片和酵母双杂交等技术 筛选的与OsWRKYII相关的基因 功能。2、开展温敏不

42、育基因、杂种不育基 因、雄配子发育相关基因和柱头外露发育相关基因和柱头外露基因分子 机理；获得2-3个试验杂交组合。3、获得水稻种子发育中信号传导 调控网络；获得与细胞周期蛋白相互作用或上、下游的基因23个；获 得水稻种子发育阶段蛋白谱，初步了 解其从转录、蛋白、代谢的调控网络。4、阐明5 10淀粉代谢功能基因 和1 2个主效QTL作用的分子机理；Qdu6和Qchk5候选基因的转 化植株的获得及其共分离检测；阐明 改变Inv, Inh,Sus和AGP的表达对 水稻种子发育和品质的影响；完成淀 粉合成相关基因优异复等位基因的 特异分子标记设计；6、阐明水稻温度胁迫转录因子的生 物学功能及分子机理

43、；了解所筛选的基因的分子机理研究；开展杂种不育 复等位基因分析；诱导型不育可育两 用系的杂交育种测试。3、深入分析水稻转化株系，通过表 型分析，Northern杂交等确定其中部 分基因的物学功能；研究 CIPK和 CBL的互作的调控方式。通过转基 因水稻株系的形态学解剖分析和分 子生物学方法探索 CIPK在胚胎发 生及种子形成中可能作用。通过遗传 转化确证目标基因。并对其进行原位 表达和功能分析；构建跟踪 PCD的 GUS标记的转基因水稻植株，研究 激素与环境因子对PCD的影响；寻 找与细胞周期蛋白相互作用或上、下 游的基因；在水稻基因组范围内，筛 选与基因相互作用的染色体位点；综 合利用突变

44、材料和转基因技术，研究 水稻胚乳发育过程中激素信号系统 与激酶信号系统的关系；开展水稻种低温应答在信号网络中的定位；揭示 这些高光照胁迫应答基因的生理功 能以及作用分子机理；了解控制叶色 的分子机理。6、完成粕粳进化的途径和它们的亲 缘关系的分析；完成粕、粳稻的氯酸 钾抗性敏感基因和粒形基因的转化， 为氮高效和相!、粳亚种间超高产育种 的分子设计提供依据。7、选育1-2个杂交稻组合，参加省 或国家区试；争取1-2个组合通过区 域试验，进入生产试验；完成重要模 式材料的重组自交系群体(93-11/NPB , GLA4/NPB )和单 片段代换系的构建；完成5-8个重 要农艺性状控制基因的精细定位

45、；克 隆2个以上重要农艺性状基因。8、发表论文15篇，并申请专利510 项 0子、胚乳发育和灌浆过程的蛋白谱研 究，结合转录组工作，系统研究其相 关调控网络。4、继续开展淀粉代谢关键酶基因和 QTL的功能研究；通过杂交组合近 等基因系中的不同重要复等位基因 以及双基因敲除的转基因材料；目标 候选基因Qdu6和Qchk5的转化和 功能验证；设计可用于水稻优质育种 的成套分子标记，并选配杂交组合进 行验证。5、总结分析粕粳进化的途径和它们 的亲缘关系；对粕、粳稻的氯酸钾抗 性敏感基因和粒形基因利用转化进 行互换，研究水稻资源多样性的进 化，为氮高效和相!、粳亚种间超高产 育种的分子设计提供依据。6

46、、鉴定胁迫相关转录因子互作的蛋白；低温应答基因在温度信号转导中 的作用；光胁迫应答基因的表达载体 构建，转化模式植物；开展对 chlorina、ygl双突变分析。7、借助分子标记，选择农艺性状和 米质优良的单株材料，继续回交；借 助无选择标记的转基因技术，通过过 量表达、反义RNA或RNAi技术， 分子设计糊化温度基因在当前主推 品种、杂交稻骨干亲本及恢复系内的 表达水平；按照水稻粕粳亚种间超级 杂交稻育种的要求，完成重要模式材 料的重组自交系群体(93-11/NPB , GLA4/NPB )构建；重要农艺性状 控制基因的精细定位；利用水稻重要 农艺性状基因的渐渗系，进行这些基 因的精细定位研

47、究，克隆目标基因， 开展基因功能研究。研究内容预期目标1、通过分子生物学及生物化学等方1、完成2 4个MOC1互作蛋白的法，结合转基因后代植株的表型分功能分析，阐明1-2个GRAS家族析，获得1-3个与MOC1相互作用中引起水稻株型变化的基因功能；完的蛋白并完成其功能分析，证明与成LA的体内功能分析和互作蛋白的MOC1相互作用的蛋白参与水稻分验证；完成穗粒大小控制基因的亚细英的调控；通过转基因技术及免疫沉胞定位和各类转基因水稻的性状调淀等方法对酵母双杂交系统LA调节查分析及鉴定工作；完成稀穗基因的的下游基因及与LA相互作用的蛋白功能互补，明确该基因的功能；完成第进行体内功能验证；继续进行DES1DES1、 OEUI1 、 OsCDHI 、和OEUI1基因应用基础方面的研OsWRKY11等的功能分析；初步阐五