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GPRP蛋白广泛分布于植物体内,是一类富含甘氨酸和脯氨酸的重要蛋白,在植物体生长发育调控中发挥着重要作用。但OsGPRP基因在水稻籽粒发育中是否具有生物学功能目前未见报道。本研究以OsGPRP3基因为研究对象,主要采用生物信学、CRISPR/Cas9技术和细胞学实验,重点研究了OsGPRP3对水稻籽粒粒形、粒重和萌发的影响。为进一步研究OsGPRP3及其它植物GPRP家族基因的生物学功能及其分子机理奠定基础。主要研究结果如下:1.水稻OsGPRP3的主要特征特性水稻OsGPRP3基因位于水稻第5号染色体上,基因组大小为1831 bp,包含两个外显子,一个内含子,编码序列(CDS)为513 bp。编码一个由170个氨基酸组成的蛋白质,蛋白等电点(pI)为7.53,分子量(Mw)为16.8 kDa。2.水稻OsGPRP3在水稻中的表达模式分析采用荧光定量PCR检测,发现正常条件下,OsGPRP3基因主要在粳稻ZH11的根、茎、叶和发育第10天的种子中高表达,在部分其它组织无表达;采用同源重组法构建pOsGPRP3::GUS载体,转化并获得水稻遗传材料后,GUS染色实验结果表明,OsGPRP3基因主要在水稻的根、茎、叶、开花前一天的颖壳和发育第10天的种子中高表达;原位杂交实验结果显示,OsGPRP3基因主要在水稻的根、茎、叶以及发育第10天的种子(胚、种皮)中高表达。3.水稻OsGPRP3敲除突变体获得及其籽粒性状考查经分子鉴定,获得了 3种无T-DNA插入的OsGPRP3敲除纯合突变株系,突变类型分别为+A、-C以及-102bp,氨基酸序列分析发现其蛋白质保守结构域均发生不同程度的改变。对野生型和突变体的籽粒性状进行考查,结果表明,与野生型中花11相比,OsGPRP3的敲除突变体的籽粒粒长无明显变化,而突变体的籽粒粒宽和粒厚则显著降低,进而导致了突变体的千粒重显著下降。4.水稻OsGPRP3敲除突变体的颖壳扫描电镜分析与籽粒储藏物质检测对OsGPRP3敲除突变体发育的颖壳进行扫描电镜分析发现,OsGPRP3突变体在粒宽方向的颖壳细胞变窄,暗示OsGPRP3基因可能通过影响颖壳的横向细胞宽度进一步调控籽粒大小。籽粒储藏物质检测结果表明,OsGPRP3突变体籽粒中总储藏蛋白和脂质含量显著降低,我们推测,OsGPRP3基因可能参与了调控水稻籽粒的灌浆过程,进而影响水稻的籽粒粒重和稻米品质。5.水稻OsGPRP3影响水稻籽粒的萌发在水中的种子萌发实验结果表明,OsGPRP3敲除突变体的籽粒萌发率显著低于野生型ZH11的,且突变体的籽粒处于休眠状态的数量较多,暗示OsGPRP3基因也可能影响水稻种子的萌发,但有待进一步实验证实。