水稻产量构成因素是穗数、每穗粒数和粒重。其中粒重由粒型和籽粒灌浆速率决定,而粒型与籽粒的长度、宽度和厚度相关。因此,定位并克隆新的调控水稻粒型基因,对于解析水稻粒型形成的遗传和分子机制,开展水稻高产育种,具有较高的理论指导和实践意义。本研究利用实验室前期创制的Dibutyryl-cAMP临床试验EMS诱变材料-水稻大粒突变体作为研究材料,将其命名为large grain size5-1(lgs5-1),利用图位克隆的方法定位并克隆了LGS5基因,对其突变体的农艺性状进行调查与分析,检测了LGS5基因的表达模式,并进行了亚细胞定位,通过酵母双杂交筛选获得了LGS5的互作蛋白。本研究的主要结果如下:1.LGS5基因突变导致大粒表型,负向调控籽粒大小。研究发现,lgs5-1突变体的粒型变大,粒长、粒宽和粒厚均显著增加。石蜡切片结果表明,lgs5-1突变体颖壳的内稃外稃长度均长于野生型,内薄壁细胞数量相较于野生型略有增加,说明lgs5-1突变体粒型的government social media变化可能是由细胞数量增加引起的。2.lgs5-1突变影响水稻的其它农艺性状。研究发现,与野生型相比,lgs5-1突变体株高略矮;第二、三个伸长茎节长度变短,第四、五伸长茎节长度变长,导致总茎节长度变短;穗长极点击此处显著变长;除了茎之外,其它器官的干鲜重均明显增加;二次枝梗数显著降低;千粒重极显著增加;产量显著增加。3.定位并克隆了LGS5基因。图位克隆的结果表明,LGS5基因被初定位于B25和G20两个分子标记之间,精细定位在G27和G27A4分子标记之间。这两个分子标记间的物理距离为157kb,共有37个开放阅读框,对区间内的开放阅读框进行PCR测序。结果表明,lgs5-1突变体在第四个开放阅读框的第五个内含子和第六个外显子的交界处(3’剪接识别位点,3’spliging site)发生了由A到G的突变,导致内含子不能被正常剪接,发生剪接错误,从而改变基因编码序列,使编码的蛋白质错误,并延后终止。LGS5编码具有Tra Y结构域和Acetyltransfase-1结构域的蛋白,是功能未知的蛋白质。4.LGS5基因在水稻中特异性表达,编码的蛋白质定位在细胞质中。荧光定量RTPCR的结果表明,LGS5基因在不同的生育时期和组织器官均有表达,在播种后110天的表达量最高;在生长点的表达量最高。亚细胞定位分析结果表明,LGS5定位在细胞质中。5.筛选获得了LGS5的互作蛋白。本研究以LGS5蛋白为诱饵,利用酵母双杂交,筛选了水稻的酵母cDNA文库。筛选得到53个阳性克隆,测序发现7个可能存在互作的蛋白,选取其中5个进行点对点验证,发现这5个蛋白均能与LGS5蛋白互作。综上所述,本研究发现并克隆了一个与水稻粒型相关的新基因LGS5,该基因突变体表现出水稻的粒长、粒宽和粒厚以及产量的增加。本研究的结果能够丰富水稻粒型调控网络,为改良水稻粒型以及产量提供理论基础。