·常规信息
基因(座)名称同源异型盒基因
KNOX family class 1 homeobox gene of rice
基因符号OSH1; Oskn1
所在染色体3 (已克隆)

水稻同源异型基因OSH1,属于KNOX 家族Ⅰ类,与Oskn1 是同一基因,参与茎端分生组织形成的调节和维持(Postma-Haarsma, et al., 1999)。

编码一个大的同源异型蛋白家族的众多同源异型基因对动物胚胎样式的形成起到关键的作用,植物中也类似,人们认为同源异型基因在植物胚胎发生中介导重要的发育过程,但缺乏证据支持这一观点。日本学者描述了水稻中的一个同源异型盒基因OSH1 在胚胎发生过程中的时空表达模式。原位杂交表明,在野生型中OSH1 首先在胚发育的球形期的腹部区域即将来发育成茎端分生组织SAM 和外胚层的位置表达,该表达早于器官发生的开始,OSH1 在此位置的表达表明此时期细胞已经开始分化了;在器官发生启动之后的时期,OSH1 在茎端分生组织(除L1鞘膜层)、外胚层、胚根中以及它们之间的组织表达,并且随着胚胎的成熟表达会下降,而在胚芽鞘、盾片,及第一片叶分化的区域观察不到表达。作者也对一个水稻不能发育器官的胚胎突变体orl1 进行了原位杂交,发现尽管缺乏胚胎器官,在突变体中OSH1 基因的表达模式却与野生型一样。这表明OSH1 不是直接与器官分化相关。或许是器官决定之前或独立于器官决定的一个调控过程。此结果也有利的表明了,OSH1 同动物异型盒基因一样,在胚胎发生的早期对细胞标识的区域化起到重要作用(Sato et al., 1996)。

KNOX 同源异型基因对维持培养细胞处在未分化状态是足够的。分别以KNOX 家族I类的同源异型基因OSH1、OSH16、OSH15、OSH71为源,日本学者构建了它们的转基因愈伤组织,愈伤分化后各自都能组成型表达。结果发现这些基因的组成和异位表达能够抑制转基因愈伤组织的正常再生,使得它们只是停留在茎端的再生阶段不断持续生长。转基因愈伤转入再生培养基之后开始有分化标识的绿点出现,但是大部分转化体只是停留这一阶段,持续不断的繁殖绿点。在正常的愈伤再生茎端的过程中,内源的OSH1表达只限定愈伤的特定的再生茎端的区域。该限定的表达模式对再生茎端的进一步分化是必须的。因此,KNOX 家族的I类同源异基因对处于待定的分生阶段的细胞的形成和维持有重要的作用(Ito et al., 2001)。

OSH 基因过表达能诱导转基因水稻的叶鞘产生异位芽,它们的异位表达干扰了叶片的发育和促使叶处于未分化的状态,参考OsH43(Sentoku et al., 2000)。

水稻KN1 类型的第一类同源异型盒基因在芽形成之前对SAM 的建立发挥着协同作用,在芽形成后发挥着不同的功能(Sentoku et al., 1999)。

【基因克隆与生物学功能分析】

OSH1 cDNA 全长1086 bp,含有5 个外显子,编码一个由364 氨基酸组成的蛋白产物。

OsFTIP7能与同源盒转录因子OSH1互作并调控OSH1的质核穿梭(从细胞质运输到细胞核),OSH1入核后作为转录因子可以结合到生长素合成关键基因OsYUCCA4的启动子区域,直接抑制OsYUCCA4的转录表达,从而下调生长素的水平,促进花药开裂,最终控制水稻的育性(Song et al. 2018)。

【相关登录号】
基因及产物ID号:AB262804BAF42339
cDNAs及其产物:FJ940206ADB84628, D16507BAA03959, AK107637
参考基因组位点:Os03g0727000(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os03g51690(本地MSU-RGAP←→ LOC4333973(NCBI)
参考基因组产物:XM_015773906XP_015629392
uniprot库登录号:P46609, D6BV17
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·ONTOLOGY及相关基因
表型特征花粉败育(TO:0000053), 茎端分生组织发育(TO:0006020), 生长素含量(TO:0002672), 油菜素内酯含量(TO:0002676), 花药形状(TO:0000214)
分子功能DNA结合的转录因子(GO:0003700)
生物进程胚发育(GO:0009790), 花药开裂(GO:0009901), 茎端分生组织特征维持(GO:0010492), 茎尖分生组织发育调控(GO:1902183), 生长素合成调控(GO:0010600)
·参考文献
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  A rice homeobox gene, OSH1, is expressed before organ differentiation in a specific region during early embryogenesis
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