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植物育性涉及到植物生殖生长过程中的一系列生物学过程。其中，减数分裂是雌雄配子形成的基础，也是植物生殖生长初期的重要步骤。在雌雄配子形成后进行的传粉、受精以及合子发育直到种子成熟的整个过程中，许多因素，如植物激素赤霉素、植物活性物质茉莉酸以及外界环境因子等都参与了植物生殖生长的调控。本论文首先利用由大约10,000个水稻基因组成的cDNA微阵列，建立了水稻减数分裂相关基因的DNA芯片杂交体系。然后，利用DNA微阵列杂交技术，从基因组水平上初步分析水稻中可能参与生殖生长或者育性调节的基因，并且根据已有的水稻序列信息推测这些基因的生物学功能。水稻育性相关基因主要来自三个方面：可能参与水稻减数分裂过程的基因；通过GA信号途径调节水稻生殖生长的基因以及通过JA信号途径参与调节水稻生殖生长的基因等。微阵列杂交实验中共得到67个ESTs与植物育性相关，约占整个cDNA文库的0.67％。其中，25个ESTs在植物生殖生长中的功能已经被实验证实，其余EST对应基因在水稻育性调节方面的作用还是首次报道。根据序列信息显示的基因功能分析结果，这些水稻育性相关基因可能同时参与了细胞分裂和分化、花粉生长发育和育性调节、光合作用、能量代谢、糖代谢以及脂类运输和代谢等生物学过程。另外，对所有差异表达基因在水稻染色体上定位结果表明这些育性相关基因在水稻每条染色体上都有分布。
在67个水稻育性相关基因中，ESTy656d05在减数分裂过程中表达量上升了3倍，而且该EST具有GA3诱导表达的性质。核苷酸和氨基酸序列分析表明该EST对应于水稻中一个GAST家族基因。GAST家族成员在氨基酸序列上有三个共同点：(1)N-端有一个由18～29个氨基酸组成的信号肽；(2)靠近N-端有一个多变的亲水区；(3)C-端有一个由60个氨基酸组成的GAST保守区，其中有12个半胱氨酸位于保守位置上。GAST家族基因广泛存在于番茄、矮牵牛、拟南芥和马铃薯等多种植物中。虽然已知的GAST家族成员已接近20个，但是它们的生物学功能还不清楚。本论文利用RT-PCR克隆到了GAST家族在水稻中的第一个成员，并将其命名为OsGAS1(GA-stimulatedgeneinrice)。该基因全长cDNA为588bp，编码110个氨基酸。根据推测的氨基酸序列OsGAS1具有GAST家族成员的共同特点。基因表达模式分析表明OsGAS1在水稻的根、茎、幼叶、幼穗和小花等多种组织和器官中表达。RNA原位杂交显示OsGAS1主要在根分生区、不定根启始位置和茎尖分生组织以及减数分裂期的花药等细胞生长活跃的部位高丰度表达。同时，实验证明OsGAS1基因的表达既受GA3的诱导又受BL的抑制。OsGAS1RNAi转基因水稻表现为根系弱小，地上部分矮小、黑暗中生长时中胚轴有光形态建成的特点等表型。对转基因水稻根成熟区细胞形态的观察结果表明OsGAS1通过促进根细胞的纵向伸长而调节水稻根系的生长发育。Real-timePCR分析表明在转基因水稻中OsGA20ox和OsGAI的表达水平都增高。我们推测前者是由于OsGAS1对转基因水稻GA合成的反馈调节作用促进了GA合成基因OsGA20ox的大量表达。而后者高水平表达说明OsGAS1位于OsGAI的上游并且抑制OsGAI的表达。因而，OsGAS1是GA信号途径的正调控因子。另外，实验表明植物激素BL对OsGAS1有抑制作用。在OsGAS1RNAi转基因水稻中BR受体基因OsBRI1的表达量上升说明了OsGAS1在BR信号途径中的负调控作用。因此，OsGAS1分别在GA信号途径和BR信号途径中担任正负调控因子，而该基因本身的表达受GA3和BL的拮抗作用。