摘要
水稻育性是影响水稻产量的重要因素之一，揭示育性调控基因的表达调控机制，对培育水稻雄性不育系、利用水稻杂种优势具有重要意义。课题组前期克隆了籼型杂种不育基因SaF的负调控顺式元件Cis17（17-bp cis element），并初步鉴定到与Cis17互作的DREB（dehydration responsive element binding protein）家族转录因子DREB6。本研究在此基础上，通过分子生物学实验和遗传学技术手段进一步验证 DREB6 与Cis17的互作关系，确认DREB6的生物学功能，揭示DREB6调控SaF表达，介导花粉不育的分子机制，并通过操纵SaF的表达创制了水稻雄性不育新材料。主要研究结果如下： （1）在不育材料TMS13的SaF启动子区定点插入Cis17，创建了水稻可育材料。发现Cis17序列或相似序列的插入系的花粉育性均恢复全可育，且插入系Ins-30中的SaF表达量较TMS13显著下降。 （2）利用EMSA系统证实籼型SaF启动子含Cis17的短片段和粳型SaF启动子不含Cis17的短片段能结合融合蛋白His-DREB6，其中籼型的短片段与His-DREB6结合的能力更强，并鉴定到Cis17中与DREB6互作的关键元件是DRE和GCC-box。 （3）利用双荧光素酶系统确认DREB6能抑制籼型SaF启动子的转录活性。 （4）在籼型亲本E4背景下敲除DREB6，创建了新型温敏不育水稻材料。敲除系DREB6-KO-E4 在 2022 年约 28℃种植时出现单株育性分离现象，单穗花药具有黄色饱满和瘦小发白两种形态，其花粉对应为全可育和无花粉两种极端表型，在32℃高温条件下表现为花药瘦小发白，不产生花粉。定量结果表明，在 32℃的高温条件下DREB6-KO-E4中SaF的表达量较E4显著上调。 （5）在粳稻T65背景下敲除DREB6，敲除系DREB6-KO-T65的花粉育性为全可育，且其育性不受温度影响。在籼型亲本 E4 背景中过量表达 DREB6，成功过表达FLAG-DREB6蛋白的单株育性下降。 综上，本研究揭示了DREB6结合Cis17共同抑制籼型SaF表达，调控花粉育性的分子机制，并根据SaF的功能以及其表达机制，提出在籼稻和粳稻中操控杂种不育基因SaF的表达去创制水稻不育的两种不同新策略。
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