水稻是重要的粮食作物,也是禾本科作物基因组学研究的模式植物。水稻生殖发育对产量性状非常重要。JMJ706是一种组蛋白去甲基化酶,之前已证明可影响水稻的花器官发育。然而,尚不清楚JMJ706是否也参与了其他生物过程。在这项工作中,我们进一步研究了JMJ706在调节水稻花器官发育、育性、株高和抽穗期中的作用,及其与同源物JMJ707的功能冗余。主要结果如下:1.JMJ706参与调控花器官的发育。通过仔细检查jmj706突变体的小穗,我们发现JMJ706突变对柱头数量的影响大于花药。此外,JMJ706突变也导致颖片发育异常,主要表现为内稃缺损,部分小穗颖片增多。为了进一步研究JMJ706对花器官发育的作用,我们生产了两种互补系:一种是野生型JMJ706基因,另一种是催化结构域突变基因,发现该基因的突变型不能补充jmj706突变体的花器官发育异常的表型,表明去甲基酶功能是补充表型所必需的。2.JMJ706参与调控雄配子发育。我们发现jmj706突变体的结实率显着降低。正反交结果表明,jmj706的雄配子育性下降,这可能是该突变体结实率下降的原因。花粉粒碘染色和花粉管萌发进一步验证了jmj706的花粉育性,证实了雄配子育性降低。3.JMJ706参与光周期响应的调节。我们发现jmj706突变体在短日照条件下显著延迟抽穗日期并增加株高,而在长日照条件下不存在这些表型。对茎切片的检查表明,株高的增加主要是由于细胞数量的增加。此外,为了研究JMJ706在调节光周期开花中的作用,我们通过酵母双杂交法筛选了互作蛋白,并鉴定了一个与JMJ706相互作用的生物钟成分Os Hd17/Os ELF3.1。4.JMJ706和JMJ707是同源基因。通过分析JMJ706和JMJ707的表达模式,我们发现JMJ706和JMJ707都是组成型表达,并且它们的表达模式非常相似。此外,亚细胞定位分析表明,与JMJ706一样,JMJ707定位在细胞核中。预测的酶活性位点在JMJ706和JMJ707中是保守的。同源建模分析表明它们的结构高度相似。鉴于上述发现,我们推测JMJ706和JMJ707在水稻中可能具有相似的功能。5.JMJ706和JMJ707在花器官发育中存在功能冗余。基于JMJ706与JMJ707的高度同源性,利用CRISPR-Cas9技术构建了jmj706 jmj707双突变体。jmj706jmj707双突变体发育缺陷主要表现在柱头、小穗颖片发育和花粉育性等方面,双突变体花器官发育表型较jmj706单突变体严重。这表明JMJ707也可能参与水稻花器官的发育,与JMJ706具有遗传功能冗余。综上所述,本研究揭示了JMJ706在花器官发育、育性、光周期开花、株高等发育方面的功能及其与同源基因JMJ707的功能关系的更多细节。