光敏色素B调控水稻干旱胁迫耐性的机制研究

我们课题组已有工作表明，水稻（Oryza sativa L.）光敏色素B缺陷型突变体（phyB突变体）具有较强的干旱胁迫耐性，但是phyB调控水稻干旱胁迫耐性形成的机制仍不清楚。.本项目拟在前期研究基础上，以野生型和phyB突变体水稻为研究材料，从细胞、生理和分子三个方面分析phyB影响水稻干旱胁迫耐性形成的可能途径，旨在揭示phyB调控水稻干旱胁迫耐性的机制：（1）分析与phyB突变体干旱耐性相关的生理和细胞学特征，包括气孔数目、气孔大小以及气孔对干旱胁迫处理的反应速度及ABA含量；（2）比较phyB突变体和野生型水稻在干旱胁迫下的基因图谱，筛选与耐旱生理特征相关的重要基因，并通过培育转基因水稻，研究这些基因在水稻光信号传导、干旱胁迫反应网络中的功能。本项目的研究成果不仅对理解水稻光信号传导途径提供了新的视角，而且将为培育高光效耐旱农作物的分子设计奠定基础。

我们已有工作表明，水稻光敏色素B缺陷型突变体（phyB突变体）具有较强的干旱胁迫耐性，在本项目中，我们系统地分析了phyB调控水稻干旱胁迫耐性形成的机制。. 我们发现野生型和phyB突变体的根系统基本相同，因此根部吸水能力不是影响phyB突变体具有较强干旱胁迫耐性的主要因素。但是phyB突变体叶片表皮细胞变大、导致气孔密度降低，从而引起了地上部分蒸腾速率低于野生型,这是phyB突变体较低的气孔密度是其具有较强干旱胁迫耐性的关键因素之一。荧光定量结果显示，phyB缺失突变导致ERECTA家族和EXPASIN家族基因表达上调，这可能是phyB突变体叶片表皮细胞变大的原因。通过比较正常及干旱胁迫条件下可溶性糖、脯氨酸、水势和植物激素ABA含量，结果显示phyB突变体具有较高的渗透调节能力，并且具有较高的ABA含量；种子萌发和幼苗生长对外源ABA反应的结果表明，phyB突变体对ABA较为敏感。这些因素均有可能调控水稻的干旱胁迫耐性。. 通过比较野生型和phyB突变体干旱处理不同时间后基因表达图谱，初步筛选了15个可能参与水稻干旱胁迫耐性的基因；同时通过同源基因克隆，分离了水稻潜在的ERECTA家族的3个基因。在本项目中，我们培育了其中6个基因的转基因植株，并分析了这些植株的干旱胁迫耐性以及光敏色素介导的光反应，结果表明水稻的非生物胁迫耐性与光敏色素调控的光反应可能具有负相关性。因此我们的结果为深入研究水稻光信号传导和非生物胁迫反应之间的关系提供了重要资料。