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  • ·常規信息
    基因(座)名稱鈣調素結合蛋白; 粒寬; 粒重
    calmodulin binding protein; QTL for seed width on chromosome 5; QTL for grain width and weight on chromosome 5
    基因符號GSE5; GW5
    所在染色體5 (已克隆)

    GW5(LOC_Os05g09520, Liu et al. 2017), GSE5(LOC_Os05g09520, Duan et al. 2017)...

    【突變體表型】

    GW5顯著影響水稻粒寬和粒重(Liu et al. 2017)。

    【定位與克隆】

    GW5精細定位于含有1212-bp缺失的21-kb基因組區域,在1212 bp缺失下游約5 kb的區域,有一個編碼鈣調素結合蛋白的基因,即GW5。存在于寬粒品種的1212 bp缺失通過調控GW5的表達量進而調控籽粒大小。GW5的表達水平而不是其編碼序列變化,影響粒寬。利用CRISPR技術將GW5基因敲除,可以增加其它不含1212 bp缺失的水稻品種籽粒的粒寬和粒重,達到增產的效果(Liu et al. 2017)。

    右圖:全基因組關聯分析鑒定水稻粒寬數量性狀位點GSE5。(A),全基因組關聯分析(GWAS)定位控制水稻粒寬的數量性狀位點。(B),第5染色體粒寬位點的曼哈頓圖(上)和LD熱圖(下)。(C),22.42-kb區間內包含qSW5和LOC_Os05g09520(GSE5)兩個基因。絕大多數粳稻在qSW5區域缺失1.2 kb(DEL2);寬粒秈稻在qSW5的3’-區域缺失950bp (DEL1),同時在LOC_Os05g09520(GSE5)的5’-區域有367bp的插入(IN1),且在LOC_Os05g09520(GSE5)基因的第一個外顯子有一G到A的轉換。qSW5在窄粒秈稻中沒有缺失。(D),qSW5在秈稻中的表達量。1代表在含有qSW5完整序列的秈稻品種的表達量;2表示在qSW5的3’-區域缺失950bp (DEL1)的秈稻品種的表達量(n = 34/36)。(E),單因素方差分析表明qSW5的3’-區域缺失950bp (DEL1)與秈稻粒寬相關聯(n = 68/65)。

    【時空表達譜】

    GW5在各個水稻器官中均表達,其中在幼穗中表達水平最高(Liu et al. 2017)。

    【亞細胞定位】

    細胞膜(Liu et al. 2017)

    【生物學功能】

    GW5蛋白是油菜素內酯信號傳導的新型正調因子,可與糖原合酶激酶GSK2物理互作并抑制GSK2激酶活性。GW5抑制GSK2的自磷酸化及GSK2對OsBZR1和DLT的磷酸化,影響細胞核中未磷酸化的OsBZR1和DLT蛋白的積累,從而調節油菜素內酯響應基因的表達水平和生長響應,包括粒寬和粒重(Liu et al. 2017)。

    GSE5編碼一個鈣調素結合蛋白,可以與水稻鈣調素蛋白OsCaM1-1在體內相互作用。GSE5啟動子區域的缺失是導致水稻品種粒寬變異的遺傳基礎。細胞學分析表明GSE5通過影響種子的細胞數目來控制籽粒寬度和粒型(Duan et al. 2017)。

    【相關登錄號】
    contigs及其產物:AP014961BAS92611
    參考基因組位點:Os05g0187500(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os05g09520(本地MSU-RGAP←→ LOC4338011(NCBI)
    參考基因組產物:XM_015783473XP_015638959
    uniprot庫登錄號:A0A1D8GZC0
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    ·ONTOLOGY及相關基因
    表型特征粒形(TO:0002730), 籽粒大小(TO:0000397), 粒寬(TO:0000402), 粒長(TO:0000734), 千粒重(TO:0000592)
    分子功能鈣調素結合(GO:0005516)
    生物進程油菜素內酯信號傳導調節(GO:1900457), 細胞增殖調控(GO:0042127), 種子發育調控(GO:0080050)
    ·參考文獻
    1Jiafan Liu;Jun Chen;Xiaoming Zheng;Fuqing Wu;Qibing Lin;Yueqin Heng;Peng Tian;ZhiJun Cheng;Xiaowen Yu;Kunneng Zhou;Xin Zhang;Xiuping Guo;Jiulin Wang;Haiyang Wang;Jianmin Wan
      GW5 acts in the brassinosteroid signalling pathway to regulate grain width and weight in rice
      Nature Plants, 2017, 3: 17043
    2Penggen Duan;Jinsong Xu;Dali Zeng;Baolan Zhang;Mufan Geng;Guozheng Zhang;Ke Huang;Luojiang Huang;Ran Xu;Song Ge;Qian Qian;Yunhai Li
      Natural Variation in the Promoter of GSE5 Contributes to Grain Size Diversity in Rice
      Molecular Plant, 2017, 10(5): 685-694
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