OsFWL3调控水稻金属离子转运和积累的研究

【目的】FWL(Fruit Weight2.2-Like)基因是细胞增殖的负调控因子,不仅调控植物器官发生和大小,也参与调控植株金属离子转运积累及信号转导,解析OsFWL3功能,有助于揭示作物体内微量金属元素转运机制,为减少重金属积累、改善作物品质提供理论支持。【方法】通过生物信息学方法,分析OsFWLs家族基因概况、基因组结构及系统进化树,并预测OsFWL3的时空表达分析。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,获得2个Osfwl3敲除株系,在苗期和灌浆期进行ZnSO4处理,分析处理后的幼苗和籽粒表型,测定Zn等金属元素含量变化,探究OsFWL3对Zn等金属离子转运和积累的影响。【结果】OsFWLs家族基因功能存在一定程度的相似性。OsFWL3在花药和圆锥花序中高表达,暗示其与水稻生殖发育密切相关,突变体Osfwl3的一级枝梗数显著增多,其种子在长度、厚度和百粒重方面显著大于WT。同时,OsFWL3影响水稻幼苗和籽粒中Zn等金属离子的含量和分布,OsFWL3缺失影响Zn、Cd、Mn从植株地下部向地上部、穗下部向穗中部以及稃壳向糙米的竞争性转运。【结论】OsFWL3影响水稻籽粒及植株中Zn等金属元素的积累和转运,对水稻植株生长发育和籽粒大小均起重要调控作用。