水稻是世界上最重要的粮食作物之一。千粒重、每穗粒数和有效穗数是构成水稻产量的三要素,其中,千粒重不仅直接决定水稻产量,而且还影响着水稻外观品质,通常被认为是影响水稻生产的重要因素。尽管目前已经研究了很多控制水稻籽粒大小发育的相关基因,并初步明确了其分子调控机理,但其遗RP56976核磁传调控网络仍然有待研究阐明。本研究报道了一个编码组蛋白类转录因子NF-Y转录因子家族成员中的Os NF-YC1,在水稻中正调控籽粒的发育,并对Os NF-YC1基因功能进行分析,具体结果如下:1.利用CRISPR-Cas9技术获得敲除突变体osnf-yc1,与野生型相比,其粒宽和粒厚降低,千粒重降低,但因其粒长没有改变,使得籽粒呈现出轻微的细长粒外形。同时,一次枝梗数不变,二次枝梗数增加,每穗粒数增加,株高、单株产量等其他性状与野生型相比无明显差异。利用RNAi技术下调Os NF-YC1的表达,在Os NF-YC1-RNAi转基因株系中籽粒表现出粒宽粒厚减小,千粒重降低的表型,这与敲除突变体osnf-yc1的籽粒表型相似。2.通过扫描电镜和石蜡切片进行细胞学观察发现,osnf-yc1颖壳外层薄壁细胞数量显著降低,细胞面积显著减小。同时,在野生型和突变体中检测细胞周期蛋白相关基因的表达发现,促进细胞增殖的相关基因表达显著下调。因此,这表明Os NF-YC1通过影响细胞增殖和细胞扩张进而调控籽粒的发育。3.在水稻原生质体、烟草表皮细胞及Os NF-YC1-GFP的转基因株系中进行亚细胞定位分析发现Os NF-YC1蛋白定位于细胞核和细胞质。同时,在酵母双杂交系统和水稻原生质体中的转录活性测定实验表明,Os NF-YC1是一个具有转录激活活性的转录因子,其结构域CBFD-NFYB-HFM不具有转录激活活性,而转录激活活性区域位于其N末端和C末端结构域。4.酵母双杂交实验,双分子荧光互补实验(Bi FC)和蛋白下拉实验(Pull-Down)实验证明Os NF-YC1与Os MADS1在体外和体内相互作用。同时,基于Os NF-YC1与Os MADS1结构域的缺失与否我们构建了不同的表达载体,通过酵母双杂交实验进一步证明了Os NF-YC1保守的组蛋白类结构域CBFD-NFYB-HMF可以直接与Os MADS1转录因子保守的结构域MADSBox相互作用。为了揭示Os NF-YC1和Os MADS1相互作用后对籽粒发育的调控机理,我们通过RT-q PCR、蛋白质印迹法、原位杂交技术发现在突变体osnf-yc1中,Os MADS1在转录水平的表达Fer-1没有发生明显,同时,Os MADS1在蛋白水平的表达也没有发生明显改变,也没有发生明显异位表达的情况。我们进一步通过瞬时转录活性测定发现,Os NF-YC1与转录因子OsMADS1的相互作用后能够增强OsStreptococcal infectionMADS1的转录激活活性。5.在突变体osnf-yc1中,对Os MADS1下游靶基因进行了RT-q PCR分析,结果发现仅Os MADS55表达极显著降低,其表达量仅为野生型的34.8%/39.5%,为进一步证明这个结论,我们通过瞬时转录活性测定实验发现,Os MADS55启动子驱动的LUC活性受到Os MADS1的诱导,当Os NFYC1和Os MADS1共表达时,Os MADS55启动子驱动的LUC活性显著增强。同时,我们使用CRISPR-Cas9技术创建了Os MADS55敲除突变体osmads55,通过对osmads55进行农艺性状考察发现其籽粒变小,千粒重降低,这与突变体osnf-yc1的表型相似,说明Os NF-YC1和Os MADS55在遗传关系上存在联系。