摘要
水稻是主要粮食作物之一，在世界范围内广泛种植。在我国，有一半以上人口以水稻为主食，因而保障水稻高产稳产是影响国家健康发展和社会稳定的重要因素。影响水稻产量的因素有很多，如株型、粒型和抗逆性等均是影响水稻产量的重要因素。此外，光是水稻生长发育中必不可少的能量来源，因而培育高光效水稻已成为水稻育种工作的重要研究内容。 经EMS诱变技术，我们实验室成功分离鉴定出了矮秆黄叶表型突变体crd1。分析发现CRD1编码一个细胞骨架蛋白，在微丝的聚合过程中发挥作用。为了进一步分析CRD1在水稻生长发育过程中的调控机理，我们通过酵母筛库的方式获得CRD1互作蛋白CIP4并进行了相关研究。具体研究结果如下： 1、多途径验证CRD1与CIP4互作的真实性。除了酵母双杂交(Y2H)系统，我们进一步通过免疫共沉淀(Co-IP)，蛋白质体外结合实验(pull-down)和萤火素酶片段互补实验(Luciferase)进行多重验证，充分证明CRD1和CIP4确实存在互作。 2、CIP4亚细胞定位分析。经Cell-PLoc2.0等网站预测，CIP4是细胞质定位蛋白，并且在叶鞘中具有较高表达。为了验证CIP4的表达和定位情况，我们通过提取叶片等组织器官的RNA，研究了CIP4的表达谱。结果表明：CIP4在叶鞘中最高表达，在穗中表达量最低。通过烟草瞬时表达的方法，我们发现CIP4与细胞质蛋白PHOT2共定位，推测CIP4定位于细胞质。 3、水稻cip4突变体的分离。为了探究CIP4的生物学意义，我们获得了T-DNA插入突变体cip4。相较野生型，无论是在转录和翻译水平，在cip4突变体中的CIP4表达均明显下降，但是cip4突变体并未表现与crd1相似的生长发育缺失表型。为了更好的探究cip4突变体功能上的缺失，我们对野生型和cip4突变体进行了旱、热和重力反应等一系列非生物胁迫实验，同时考虑到crd1突变体在叶绿体迁移功能上的缺陷，我们对cip4同样进行了叶绿体迁移功能上的观察。我们发现弱光下的cip4相比较于野生型具有较为明显的叶绿体迁移缺陷，但是cip4对旱、热和重力反应等非生物胁迫较野生型无差别。 4、拟南芥Atcip4突变体的分离。为了进一步探究CIP4基因参与调控叶绿体迁移的分子机制。我们对其拟南芥中的同源基因进行分析，并创建了拟南芥同源突变体Atcip4。我们分别在转录和翻译水平对T-DNA插入突变体Atcip4进行检测，同时对Atcip4突变体的叶绿体迁移功能进行了检测。结果发现拟南芥Atcip4突变体在强、弱光下均表现出叶绿体迁移功能缺陷的表型。 5、CIP4过表达和回补材料创制。为了更好的了解CRD1与CIP4之间的互作是如何调控叶绿体迁移的分子机制，我们构建了水稻CIP4的过表达和回补材料。同时我们将水稻CIP4转入拟南芥中的同源基因突变体材料Atcip4中，结果发现CIP4的转入恢复了Atcip4突变体在强光下的叶绿体迁移缺陷表型，因此我们猜想水稻中CIP4可能存在功能冗余，参与到其他的光敏反应中。 6、CIP4参与蓝光诱导下气孔开合。通过进一步研究我们发现了Atcip4具有蓝光诱导下气孔开合缺陷的表型，因此我们推断CIP4在水稻中也可能参与了蓝光诱导下气孔开合的调控。 综上所述，我们明确了CRD1和CIP4两者间的互作，并且CIP4与CRD1之间共同参与了蓝光诱导下叶绿体迁移调控，同时还有可能参与到蓝光诱导下气孔的开合过程中，这也为我们接下来的研究提供了新的方向，但是CIP4与CRD1参与这些调控反应的分子机制还不是很清楚，我们接下来将重点解决这些问题，同时为高光效分子育种提供理论基础和种质资源。
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