·常规信息
基因(座)名称籽粒体型控制基因;细胞壁转化酶
GRAIN INCOMPLETE FILLING 1;cell wall invertase gene
基因符号GIF1; OsCIN2
所在染色体4 (已克隆)
供体材料普通野生稻;普通栽培稻

GIF1,在水稻籽粒发育时,控制着蔗糖运输卸载和灌浆。普通栽培稻的等位基因灌浆好、籽粒饱满。

【表型特征】

Wang等从中花11的突变体中筛选到一株灌浆有缺陷的突变体gif1(grain incomplete filling 1),突变体在形态和结实率上表现正常,但灌浆程度比野生型低、籽粒淀粉粒排列松散、垩白度高,最终的粒重比野生型低24%、直链淀粉和支链淀粉含量也明显比野生型低(Wang et al., 2008)。

【基因的定位、克隆和生物学功能分析】

GIF1 基因初步定位于水稻第4染色体,后精确至32kb 大小的区间。RT-PCR分析和功能互补实验表明,Os04g33740 基因即GIF 基因,cDNA全长2089bp,包含7个外显子,编码598个氨基酸组成的蛋白产物,而gif1 突变体的等位基因则发生一个碱基的缺失。分析表明,GIF蛋白是一种细胞壁转化酵素,序列上与玉米的Mn1 和西红柿的LIN5 高度相似(Wang et al., 2008)。

GIF蛋白能够控制稻米组织,包括谷物中的淀粉数量。现代栽培稻的GIF1 基因有严格的组织表达特异性,有利于籽粒灌浆,提高水稻产量;野生稻的基因表达部位则不同,不利于灌浆而低产。

GIF1 基因负责控制蔗糖酶(转化酶)的活性,蔗糖酶位于细胞壁上,它把蔗糖转化成用于制造淀粉的物质。蔗糖酶对于水稻谷粒发育过程中的淀粉形成很重要。如果蔗糖酶不活跃,水稻植株可能就无法制造饱满可食用的谷粒。

【评论】

增加每一粒稻米的重量――名为籽粒灌浆――曾经并且依然是人们选择水稻的目标。之前的研究为一些基因分离出了QTL,然而Wang等人则报告了这一整个过程的一种关键调节物,一种细胞壁转化酵素,能够控制稻米组织,包括谷物中的淀粉数量。他们发现,GRAIN INCOMPLETE FILLING 1(GIF1)利用一种突变筛子,同时将GIF1植入转基因水稻,从而确认其功能。Wang等人还对这种基因的历史进行了研究,进而证明它的启动区在驯养水稻的过程中经历了一次选择清扫,这就像人们预期的那样。更进一步的研究如今将聚焦这一领域,以便更多地利用这一基因。

【相关登录号】
cDNAs及其产物:EU095553
参考基因组位点:Os04g0413500(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os04g33740(本地MSU-RGAP
将本文分享到:
·遗传(物理)图谱
#图谱名称连锁群开始位置终止位置
1日本晴序列注释图谱(2008)42064499020649740
·ONTOLOGY及相关基因
表型特征粘性胚乳(TO:0000098), 籽粒大小(TO:0000397), 籽粒产量(TO:0000396), 直链淀粉含量(TO:0000196), 支链淀粉含量(TO:0000097), 转化酶活性(TO:0000311)
形态构造灌浆结实期(GRO:0007141), 果实(PO:0009001)
·参考文献
1Song Yan;Guihua Zou;Sujuan Li;Hua Wang;Heqin Liu;Guowei Zhai;Peng Guo;Hongmiao Song;Changjie Yan;Yuezhi Tao
  Seed size is determined by the combinations of the genes controlling different seed characteristics in rice
  Theoretical and Applied Genetics, 2011, 123(7): 1173-1181
2Ertao Wang;Xun Xu;Lin Zhang;Hong Zhang;Lin Lin;Qin Wang;Qun Li;Song Ge;Bao-Rong Lu;Wen Wang;Zuhua He
  Duplication and independent selection of cell-wall invertase genes GIF1 and OsCIN1 during rice evolution and domestication
  BMC Evolutionary Biology, 2010, 10: 108
3Ertao Wang;Jianjun Wang;Xudong Zhu;Wei Hao;Linyou Wang;Qun Li;Lixia Zhang;Wei He;Baorong Lu;Hongxuan Lin;Hong Ma;Guiquan Zhang;Zuhua He
  Control of rice grain-filling and yield by a gene with a potential signature of domestication
  Nature Genetics, 2008, 40(11): 1370-1374
中国农业科学院作物科学研究所 | 中国水稻研究所
Copyright © 2008 CNRRI. All rights reserved. 中国水稻研究所科技信息中心 版权所有