未知功能结构域蛋白家族(DUFs)是真核生物中的一系列功能亟待解析的蛋白家族。随着研究的开展,现已发现一些DUFs在植物生长发育调控和非生物胁迫应答等方面具有重要作用。DUF677家族是一个植物中特有的未知功能蛋白家族。本研究采用多种生物信息学分析方法对OsDUF677家族的结构特点和功能进行预RP56976测,并以CRISPR/Cas9编辑Os U496A(OsDUF677.2)水稻株系为实验材料,对OsU496A的功能进行研究。主要结果如下:(1)7个OsDUF677家族成员(OsDUF677www.selleck.cn/products/lee011.1-OsDUF677.7)按系统进化树可分为三组。Ⅰ 组的 OsDUF677.2、OsDUF677.6 和Ⅲ组的OsDUF677.4和 OsDUF677.7 在水稻籽粒和根系中表达量较高;基因共表达网络的分析表明,OsDUF677家族基因可能在水稻籽粒发育调控与非生物胁迫应答方面有重要的功能。进一步构建蛋白互作网络研究发现,OsDUF677.2、OsDUF677.4、OsDUF677.6和OsDUF677.7可能参与盐胁迫下 Na+和 K+稳态的维持、水稻根系构型的改变及激素调节等过程。综合生信分析结果,推测OsDUF677家族蛋白在水稻根系发育、激素调控和逆境应答等方面具有重要作用。(2)OsU496A编辑水稻株系在株高、剑叶长度和穗长上较野生型(WT)显著减小;在有效分蘖数和每穗粒数两个产量性状上,OsU496A编辑水稻株系也有着显著减小的趋势。而对籽粒性状的研究表明,Os U496A编辑水稻颖壳表皮细胞的增大导致了籽粒长、宽的增长,进而使得千粒重显著大于WT,揭示OsU496A主要通过调控水稻籽粒的发育进而影响水稻产量。(3)Os U496A编辑水稻株系幼苗根系的各表型指标观测结果表明,在总根长和根尖数两个指标上,OsU496A编辑水稻株系较WT显著减小。进一步分析幼苗根系的分生区、伸长区和成熟区细胞形态发现,OsU496A编辑水稻株系分生区的细胞长度和宽度较WT都有极显著地减少,细胞数目也有所减少;伸长区和成熟区的细胞宽度也都显著减小。根系表型和细胞形态和数目的变化,说明OsU496A参与了水稻幼苗根系的生长过程,且可能是通过调控细胞的生长来影响根系的生长。(4)OsU496A编辑水稻株系幼苗根系内源IAA含量测定结果表明,u496a-74和u496a-79两个株系幼苗根系的内源生长素含量显著高于WT。外源NAA处理实验表明,OsU496A编辑水稻株系在更低浓度的NAA处理时,根数、总根长、最长根长等形态指标得到促进。此结果说明对于OsU496A编辑水稻株系,NAA处理的最适浓度更低,对NAA的处理更加敏感。因此,在生长素调控水稻幼苗根系生长发育的过程中,OsU496A可能具有负调控的作用。(5)OsU496A和E3泛素连接酶OsARI2的亚细胞定位结果显示OsU496A定位于细胞膜和细胞核,OsARI2定位于细胞核。此结果推测OsU496A与OsARI2有空间定位的重叠。综上所述,作为OsDUF677家族成员之一,OsU496A很可能参与了水稻籽粒发育过程和幼苗根系生长过程的调控。以上结果可为OsU496A功能的解析提供思路,并Microbiology education为探究水稻籽粒发育调控机理和生长素调控根系发育的机制提供植物材料。