中文摘要：

水稻籽粒大小是水稻产量构成的重要因素之一。粒型相关基因的克隆及功能研究对培育高产优质的水稻新品种、植物种子发育机理研究均具有重要的意义。目前鉴定的水稻粒型基因只有4个。本实验室利用水稻成熟花粉辐照诱变技术，获得了一批大粒材料。利用这些种质资源，构建近等基因系，在2号染色体上定位到一个粒型/粒重性状的主效基因，其对千粒重的贡献率高达61%。目前已将之精细定位于20 Kb内，该区间内仅有一个候选基因且功能未知。通过与GW2对比分析，表明该基因是一个新发现的水稻粒型性状基因，命名为GS2。本项目将利用Gateway技术和农杆菌介导法，开展GS2基因功能互补、超表达及RNA干扰研究，以证实GS2就是粒型基因；借助启动子-GFP转基因实验及实时定量PCR方法分析GS2时空表达情况；通过分子标记及基因测序方法跟踪该基因的进化情况，为深入研究水稻粒型的形成机理及实际育种中的应用奠定基础。

结论摘要：

本项目实施以来，我们认真按照既定的研究方案及技术路线开展相关的研究工作，各项工作进展顺利，完成项目合同的各项指标，项目经费严格按照预算开支，项目执行取得了预期的效果。首先开展了LGS1基因的功能互补验证及超表达实验，结果显示，LGS1基因能恢复lgs1的功能，减小了受体株系粒型，降低了千粒重；其表达量的升高也会影响水稻籽粒的发育，减小粒型。LGS1基因的时空表达特性分析表明，LGS1基因可能只在发育中的颖花中特异表达，主要参与颖花发育过程的调节。利用lgs1近等基因系进行谷粒性状及灌浆速率差异分析发现，lgs1的近等基因系，早期灌浆速率快，效率高，很可能具有增大细胞的作用，从而起到增大粒形、增加粒重的作用。具体作用机制，有待于进一步研究。LGS1基因的序列分析进一步揭示了突变体中LGS1基因的引起功能变化的突变位点及籼粳稻间的保守差异位点。根据该基因特异性突变位点，我们设计了特异性引物1对，可用于水稻分子标记辅助育种中快速导入该基因，实现基因的快速转育。本研究通过图位克隆获得的粒形基因LGS1，并通过一系列的实验证的该基因的功能，达到预期目的。该基因可应用于实际水稻育种中，利用分子标记辅助育种，实现基因的快速转育，从而增大稻谷粒型，增加水稻千粒重，最终达到增产的目。同时该基因的克隆，对水稻粒形遗传网络调控的研究提供了新的研究素材。通过本项目的实施，我们获得了一个新的调控水稻粒形基因LGS1，初步了解其功能及对水稻谷粒发育的影响；了解基因序列特性，设计了可用分子标记辅助育种的特异性分子标记；在Trends in Plant Science和PLoS ONE杂志上分别发表了一篇论文，这两篇杂志 2013年的影响因子分别是13.5和3.5；培养两名博士生和3名硕士研究生。本项目顺利完成了合同规定的各项指标，并为今后该基因的调控机制研究奠定的基础，项目执行获得很好的效果。