水稻维生素B1合成相关基因OsTHIC的功能研究

Functional Study of Vitamin B1 Synthesis-related Gene OsTHIC in Rice

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摘要[目的]维生素B1(vitamin B1,VB1)是生物所必需的微量元素,其作为多个酶的辅因子,参与重要的细胞代谢途径,而水稻中维生素B1 合成途径还有待深入研究.本研究旨在解析水稻维生素B1 合成相关基因OsTHIC的生物学功能.[方法]综合运用诱变技术、色素测定、Mutmap+、基因编辑及非靶向代谢组分析等手段克隆目的基因并解析其功能.[结果]从EMS诱变的水稻突变体库中发现一个心叶白化致死突变体wll1(white leaf and lethal 1).wll1 从四叶期开始出现心叶白化表型,白化表型逐渐扩展到其他叶片并导致幼苗死亡.与野生型相比,wll1 的叶绿素含量与类胡萝卜素含量显著降低.利用Mutmap+及基因编辑技术,确定目的基因为维生素B1 合成相关基因OsTHIC.OsTHIC在叶片具有较高表达量,OsTHIC蛋白定位于叶绿体.wll1 及OsTHIC的敲除突变体中维生素B1 含量均显著低于野生型,外施维生素B1 可以恢复wll1 的突变表型.外施维生素B1 及OsTHIC突变均会影响维生素B1 合成相关基因的表达.非靶向代谢组测序分析表明,野生型与wll1差异代谢物在氨基酸的生物合成、辅因子的生物合成、ABC转运器及氨酰基-tRNA的生物合成等方面显著富集.[结论]OsTHIC通过调控维生素 B1 含量,参与氨基酸合成等代谢过程,在水稻生长发育过程中发挥重要作用.