水稻OsSKIPa调控细胞活力和抗逆性的分子基础

The ability to maintain cell viability under stress condition is considered important for plants to survive abiotic stress. Up to date, cell viability modulation in plants has been rarely reported. In our previous study, we identified a novel rice gene OsSKIPa, which plays a vital role in cell viability modulation. Transgenic rice overexpressing OsSKIPa exhibited increased tolerance to both drought stress and salt stress ( Hou et al., 2009, PNAS). However, the details of molecular and physiological mechanism about how OsSKIPa modulate cell viability and stress tolerance are largely unknown. This project is designed to elucidate the molecular basis of OsSKIPa in maintaining cell viability under stress condition and in stress tolerance regulation. The main contents are as follows: 1) Investigation of the physiological mechanism of OsSKIPa's effects on cell viability and stress response .2) Further analysis of the gene expression network regulated by OsSKIPa and OsSKIPa-interacting proteins (SIPs). 3) Functional analysis of several SIPs involved in gene expression regulation or cell cytoskeleton. 4) Exploration of OsSKIPa and SIPs in crop genetic improvement of stress resistance. Based on this research, we will uncover new functions of OsSKIPa that are different from its homologs in animals. Moreover, this project will provide new strategy for crop stress resistance breeding.

植物在逆境条件下维持较强的细胞活力对抗逆性具有非常重要的作用。但目前有关植物细胞活力调控的报道还非常少。在前期工作中我们鉴定出一个调控水稻细胞活力的关键基因OsSKIPa，且超量表达该基因能提高水稻的抗旱和耐盐能力（结果发表于PNAS，2009），但OsSKIPa调控细胞活力和抗逆性的分子和生理机制 还有很多细节不清楚。本项目旨在研究OsSKIPa调控水稻在逆境胁迫下细胞活力的维持以及抗逆性的分子基础。主要内容包括：1）分析OsSKIPa调控细胞活力和抗逆性的生理机制；2）对OsSKIPa的互作蛋白（SIPs）基因和OsSKIPa调控的基因表达网络进行深入分析；3）重点分析参与基因表达调控和细胞骨架有关的几个SIPs的功能；4）探索OsSKIPa及其互作蛋白基因在作物抗逆遗传改良种利用途径。通过本研究，不仅能发现有别于动物SKIP同源蛋白的新功能，而且可以为作物抗逆育种提供新的思路。

植物在逆境条件下维持较强的细胞活力对抗逆具有非常重要的作用。在前期工作中我们鉴定出一个调控水稻细胞活力的关键基因OsSKIPa，且超量表达该基因能提高水稻的抗旱和耐盐能力。本项目的目标是对OsSKIPa调控细胞活力和抗逆性的分子和生理机制进行深入研究，重点分析OsSKIPa及其互作蛋白的功能作用。主要研究结果包括：通过超量表达和突变体材料的表型分析、生理测定、基因表达分析以及蛋白分析等对OsSKIPa及其互作蛋白OsTMF、OsARID3进行了相应功能及调控网络分析。研究发现OsTMF-OE植株对低温胁迫更敏感，脯氨酸含量增多，ostmf突变体对低温胁迫抗性提高，对氧化胁迫抗性提高、细胞活力增强等，初步构建了OsTMF在低温信号传导和应答中的作用模型。OsARID3影响生长素与细胞分裂素的信号转导及运输，并且osarid3突变体植株表现出茎尖生长点（SAM）发育严重缺陷。由于OsSKIPa-RNAi植株与osarid3突变的表型非常一致，说明OsSKIPa对植株细胞活力和生长发育的调控很有可能是通过与OsARID3互作来实现的。另外，OsSKIPa-OE、OsTMF-OE、OsARID3-OE植株均呈现对低温胁迫敏感性提高，暗示着它们可能存在于同一个转录调控复合体中，共同作用于植物对低温胁迫的应答调控。本研究为深入揭示OsSKIPa及其互作蛋白基因在水稻抗逆和发育中的作用提供了分子基础。