中文摘要：

本研究将利用本实验室通过图位克隆技术从水稻脆秆突变体bc1-101中首次分离的BC1基因，进行详细的基因功能和作用机理的研究。该基因编码一种COBRA相象蛋白，细胞学和生物化学初步分析表明它影响水稻茎秆、叶片、叶鞘中细胞壁的厚度和纤维素的含量。因此本研究拟采用分子生物学，生物化学、免疫化学等手段，从基因作用模式、与之相关的上下游基因和互作蛋白的关系等方面揭示该基因在植物细胞壁生物合成中的功能、作用机理；建立植物机械强度的遗传调控网络；并利用转BC1基因的水稻和烟草，阐明单子叶和双子叶植物茎秆机械强度控制的分子机制。

结论摘要：

纤维素微纤丝是植物细胞壁的主要成分，它的沉积和组装与植物的发育和形态发生密切相关。尽管纤维素微纤丝的排列受着不同层次的调控，但其机理还非常不明确。先前我们已经报道过BC1在细胞壁的生物合成中起着重要的作用，但其作用方式并不清楚。通过本项目的资助，我们研究发现BC1蛋白通过磷脂酰肌醇锚定在膜上，在内源磷脂酶的作用下可从膜上释放到细胞壁中，发挥其生物学功能。突变体植株中由于BC1不能被定位在细胞壁上而造成脆秆的表型。透射电镜观察发现BC1蛋白的定位变化造成纤维素微纤丝不正常排列和非纤维素多糖的异位沉积。生物信息学分析BC1蛋白具有纤维素结合结构域，体内、体外实验证明该结构域能结合纤维素，并在纤维素的沉积中起着重要的作用。免疫定位研究证明BC1的排列还与皮层微管组织高度关联。bc1突变体和BC1RNi转基因株系的表型和细胞结构比较进一步证明BC1通过CBD影响纤维素微纤丝的排列，在植株形态建成和细胞壁生物合成中起着重要作用。