·常规信息
基因(座)名称钙调素结合蛋白; 粒宽; 粒重
calmodulin binding protein; QTL for seed width on chromosome 5; QTL for grain width and weight on chromosome 5
基因符号GSE5; GW5
所在染色体5 (已克隆)

GW5(LOC_Os05g09520, Liu et al. 2017), GSE5(LOC_Os05g09520, Duan et al. 2017)...

【突变体表型】

GW5显著影响水稻粒宽和粒重(Liu et al. 2017)。

【定位与克隆】

GW5精细定位于含有1212-bp缺失的21-kb基因组区域,在1212 bp缺失下游约5 kb的区域,有一个编码钙调素结合蛋白的基因,即GW5。存在于宽粒品种的1212 bp缺失通过调控GW5的表达量进而调控籽粒大小。GW5的表达水平而不是其编码序列变化,影响粒宽。利用CRISPR技术将GW5基因敲除,可以增加其它不含1212 bp缺失的水稻品种籽粒的粒宽和粒重,达到增产的效果(Liu et al. 2017)。

右图:全基因组关联分析鉴定水稻粒宽数量性状位点GSE5。(A),全基因组关联分析(GWAS)定位控制水稻粒宽的数量性状位点。(B),第5染色体粒宽位点的曼哈顿图(上)和LD热图(下)。(C),22.42-kb区间内包含qSW5和LOC_Os05g09520(GSE5)两个基因。绝大多数粳稻在qSW5区域缺失1.2 kb(DEL2);宽粒籼稻在qSW5的3’-区域缺失950bp (DEL1),同时在LOC_Os05g09520(GSE5)的5’-区域有367bp的插入(IN1),且在LOC_Os05g09520(GSE5)基因的第一个外显子有一G到A的转换。qSW5在窄粒籼稻中没有缺失。(D),qSW5在籼稻中的表达量。1代表在含有qSW5完整序列的籼稻品种的表达量;2表示在qSW5的3’-区域缺失950bp (DEL1)的籼稻品种的表达量(n = 34/36)。(E),单因素方差分析表明qSW5的3’-区域缺失950bp (DEL1)与籼稻粒宽相关联(n = 68/65)。

【时空表达谱】

GW5在各个水稻器官中均表达,其中在幼穗中表达水平最高(Liu et al. 2017)。

【亚细胞定位】

细胞膜(Liu et al. 2017)

【生物学功能】

GW5蛋白是油菜素内酯信号传导的新型正调因子,可与糖原合酶激酶GSK2物理互作并抑制GSK2激酶活性。GW5抑制GSK2的自磷酸化及GSK2对OsBZR1和DLT的磷酸化,影响细胞核中未磷酸化的OsBZR1和DLT蛋白的积累,从而调节油菜素内酯响应基因的表达水平和生长响应,包括粒宽和粒重(Liu et al. 2017)。

GSE5编码一个钙调素结合蛋白,可以与水稻钙调素蛋白OsCaM1-1在体内相互作用。GSE5启动子区域的缺失是导致水稻品种粒宽变异的遗传基础。细胞学分析表明GSE5通过影响种子的细胞数目来控制籽粒宽度和粒型(Duan et al. 2017)。

【相关登录号】
contigs及其产物:AP014961BAS92611
参考基因组位点:Os05g0187500(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os05g09520(本地MSU-RGAP←→ LOC4338011(NCBI)
参考基因组产物:XM_015783473XP_015638959
uniprot库登录号:A0A1D8GZC0
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·ONTOLOGY及相关基因
表型特征粒形(TO:0002730), 籽粒大小(TO:0000397), 粒宽(TO:0000402), 粒长(TO:0000734), 千粒重(TO:0000592)
分子功能钙调素结合(GO:0005516)
生物进程油菜素内酯信号传导调节(GO:1900457), 细胞增殖调控(GO:0042127), 种子发育调控(GO:0080050)
·参考文献
1Jiafan Liu;Jun Chen;Xiaoming Zheng;Fuqing Wu;Qibing Lin;Yueqin Heng;Peng Tian;ZhiJun Cheng;Xiaowen Yu;Kunneng Zhou;Xin Zhang;Xiuping Guo;Jiulin Wang;Haiyang Wang;Jianmin Wan
  GW5 acts in the brassinosteroid signalling pathway to regulate grain width and weight in rice
  Nature Plants, 2017, 3: 17043
2Penggen Duan;Jinsong Xu;Dali Zeng;Baolan Zhang;Mufan Geng;Guozheng Zhang;Ke Huang;Luojiang Huang;Ran Xu;Song Ge;Qian Qian;Yunhai Li
  Natural Variation in the Promoter of GSE5 Contributes to Grain Size Diversity in Rice
  Molecular Plant, 2017, 10(5): 685-694
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