·常規信息
基因(座)名稱粒長粒重主效控制基因
major QTL for grain length and weight
基因符號GS3
所在染色體3 (已克隆)
供體材料Minghui 63

GS3(DQ355996, Fan et al. 2006)...

GS3 位點,是控制水稻粒重和粒長的主效QTL,同時也是控制水稻粒寬和籽粒充實度的微效QTL。

【基因定位分析】

GS3 定位于水稻第3 染色體近著絲粒區,與標記GS09和MRG5881連鎖。以明恢63(大粒)爲輪回親本與川7(小粒)進行連續雜交和回交,構建了GS3 的近等基因系。對BC3F2 後代的201 個隨機個體進行分析,發現GS3 解釋了該群體80-90% 的粒重和粒長的變異(Fan et al., 2006)。

【基因克隆與生物學功能分析】

GS3 cDNA全長956bp,包含5個外顯子,編碼一個由232 個氨基酸組成的跨膜蛋白,該蛋白産物包含下列4 個結構域:一種植物特有的調節器官大小的結構域(organ size regulation, OSR)、一個跨膜區、腫瘤壞死因子受體/神經生長因子受體(tumor necrosis factor receptor/nerve growth factor receptor, TNFR/NGFR)家族中富含半胱氨酸的同源區域和C 端的C型血管性血友病因子(von Willebrand factor type C, VWFC模塊)。OSR 結構域以前稱爲PEBP 結構域。序列分析表明,與小粒品種相比,大粒品種GS3 第2 外顯子中編碼第55 位半胱氨酸的密碼子TGC 突變成終止密碼子TGA,造成蛋白翻譯提前終止(缺失了178 個氨基酸),從而使得類PEBP 結構域殘缺並缺少其他3 個功能域,這表明GS3 編碼的蛋白對粒重起負調控作用(Fan et al., 2006)。在最近的數據庫軟件分析中發現GS3 並不屬于PEBP 蛋白家族,通過比對發現推測的GS3 PEBP 結構大約只有三分之一長度的PEBP,僅有20.3%-28.4%相似性。通過數據庫同源比對發現,GS3 的N端具有一個多數被子植物中高度類似且保守的66 aa的結構域,如控制穗型的DEP1。作者暫時將改結構命名爲OSR(Mao et al., 2010)。

禾谷類作物的産量很大程度上取決于其籽粒的大小。GS3 是一個控制籽粒大小的主效QTL,它在調節籽粒和器官大小中發揮負調節子的功能。通過原位雜交顯示GS3 在幼穗中表達,並隨著穗子發育而減少,在其它組織如胚、莖端分生組織、葉和莖中有微弱表達,但在根冠中大量表達,real-time PCR同時證實了上述結果。野生型等位基因包含有四個推測的結構域:N 端的OSR結構域,一個跨膜區,TNFR/NGFR家族富半胱氨酸結構域,以及C 端的VWFC。這些結構域在調節籽粒大小中發揮不同的功能:OSR結構域作爲一個負調節子發揮作用是充分必要的,野生型等位基因對應形成中等長度的籽粒,而OSR 結構功能的丟失會導致形成長的籽粒;C端TNFR/NGFR 和VWFC 結構域顯示出對OSR 功能的抑制作用,這兩個功能域失活突變會産生非常短的籽粒。本研究將GS3 蛋白質的結構域的功能與水稻種子籽粒大小的自然變異聯系了起來(Mao et al., 2010)。

【相關登錄號】
contigs及其産物:AP008209↘BAH92198
基因及産物ID號:DQ355996→ABC84855
參考基因組位點:Os03g0407400(RAP-DB, Gramene)←→ LOC9269602(NCBI)
參考基因組産物:XM_015774586→XP_015630072, XM_026023637→XP_025879422, XM_015774587→XP_015630073
uniprot庫登錄號:C6L686
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·ONTOLOGY及相關基因
表型特征籽粒大小(TO:0000397), 種子發育性狀(TO:0000653), 籽粒産量(TO:0000396), 粒寬(TO:0000402), 粒長(TO:0000734), 粒厚(TO:0000399), 柱頭外露(TO:0000044)
生物進程細胞分裂(GO:0051301), 種子發育(GO:0048316), 細胞周期(GO:0007049), 細胞增殖(GO:0008283)
形態構造果實(PO:0009001)
·參考文獻
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