GAS2家族蛋白广泛存在于真核生物中,是葡萄糖苷酶Ⅱ的β亚基,在生物的糖蛋白加工过程、细胞凋亡以及某些信号传导中均具有重要作用。目前,GAS2家族蛋白编码基因在植物生长发育中的表型作用及其作用的分子机理研究报道有限,其中OsGAS2基因在水稻生长发育中的表型作用及其作用的分子机理研究尚未见报道。本研究通过生物信息学手段分析了OsGAS2基因及其编码蛋白的基本特征;利用qRT-PCR技术等明确了OsGAS2基因在水稻不同组织器官中的表达特性;基于CRISPR技术、RNA干扰技术和水稻遗传转化技术等,创建了OsGAS2的T0代和T1代敲除突变水稻,以及OsGAS2基因的T0代下调表达转基因水稻植株;发现OsGAS2基因的T0代杂合敲除突变严重影响水稻的花粉发育和结实率,T1代纯合突变还严重影响水稻的营养生长。为进一步探究OsGAS2在水稻生长发育中的表型作用及其作用的分子机理奠定了基础,为开展分子育种培育优良的水稻品种提供理论指导。主要研究结果如下:1.明确了水稻OsGAS2基因及其编码蛋白的主要特征OsGAS2基因位于水稻的第1号染色体上,基因组全长为6963 bp,含有16个外显子,m RNA转录本为2408 bp,CDS编码序列为1845 bp。OsGAS2蛋白分子量约为69.3 k Da,其等电点p I为4.76,具有多数植物GAS2家族蛋白的保守结构域,包括低密度脂蛋白A类受体LDLa结构域、信号肽和葡萄糖苷酶β亚基PRKCSH结构域等。2.揭示了OsGAS2在水稻中的表达模式通过qRT-PCR检测发现,OsGAS2基因在水稻中可能具有组成型表达的特点,其中在叶片中表达量最高,在不同发育时期的穗子和籽粒中均有较高的表达。3.创建了OsGAS2的T0和T1敲除突变体及其RNA干扰转基因T0植株利用CRISPR/Cas9基因编辑技术和水稻遗传转化技术,创建获得了3种类型的无脱靶T0代杂合敲除突变体水稻共11株,3种突变类型分别为-45 bp、-34 bp和-41 bp。将T0代获得的T1种子进行萌发和种植,经检测共获得了2种纯合突变类型的T1代水稻敲除植株共6株,突变类型分别为-45 bp和+T。利用RNA干扰技术和水稻遗传转化技术等,成功创建了5株OsGAS2下调表达T0代转基因水稻植株。为进一步研究OsGAS2在水稻中的作用及作用的分子机理奠定了材料基础。4.发现OsGAS2的T0杂合突变严重影响水稻花粉发育和结实率花粉的I2-KI染色观测结果显示,OsGAS2的T0敲除杂合突变体的可育花粉比例极显著降低,可育花粉率均低于30%。成熟期对转基因获得的野生型水稻和OsGAS2的T0敲除杂合突变体的结实率观测结果表明,野生型的结实率约为69.7%,其中8株杂合突变体的结实率均为0%,另外3株突变体的单株实粒数分别仅为7粒、3粒和4粒。说明OsGAS2基因可能通过调控花粉发育来影响水稻的结实形成。5.获得多个可能与OsGAS2协同调控水稻花粉发育的候选基因以水稻幼穗为材料,经qRT-PCR检测结果表明,其中OsGAS2和DPW在野生型中的表达量显著高于在OsGAS2突变体中的表达量,其它7个已报道的水稻花粉发育调控相关基因在野生型中的表达量显著低于在OsGAS2突变体中的表达量,说明OsGAS2基因可能与部分差异表达基因协同调控水稻的花粉发育。6.发现OsGAS2的T1纯合突变严重影响水稻的营养生长对OsGAS2的T0敲除植株收获的种子发芽后与野生型同时种植于大田中,分蘖期观察发现,OsGAS2的T1纯合突变严重影响水稻的营养生长。我们推测,OsGAS2的T1纯合突变同时还会严重影响水稻的生殖生长,但有待后期实验结果证实。