囊泡运输相关基因Osrab7在水稻抗逆应答反应中的功能及其机理研究

水稻的产量受到干旱和土壤盐渍的严重影响，研究与水稻耐盐、抗旱相关的基因及其分子机理，对水稻抗逆育种具有重要的意义。Rab7是广泛分布在真核生物内的一类小Ｇ蛋白，其介导的内吞作用对动物细胞和酵母的生长、繁殖及抗病性有重要作用，但Rab7在植物中的分子机制尚未明确。我们初步研究表明，水稻OsRab7蛋白能够提高T0代转基因植株对逆境（干旱、盐胁迫）的耐受性。在本课题中，我们通过转基因技术过量表达和抑制OsRab7基因，进一步观察在逆境（干旱、盐）胁迫下，其对T2代纯合转基因植株生长发育表型以及抗逆生理生化指标的影响，明确OsRab7基因在水稻抗逆应答中的作用。并利用淘洗水稻噬菌体展示文库和TAP技术寻找OsRab7的互作蛋白，结合定量PCR技术分析互作蛋白基因逆境胁迫下的表达量变化，初步阐明OsRab7基因在水稻抗逆应答中参与或调节的信号调控网络。本研究将为水稻抗逆育种提供理论和实践依据。

逆境是植物生长的主要限制因子。已知Rab7介导的囊泡运输对模式植物拟南芥应答盐胁迫过程中起着非常重要的作用，然而在重要的农作物水稻中，该基因的抗逆效应及信号途径还很少有报道。本项目中，我们通过转基因技术分别过量和抑制了该基因的表达。发现，在盐胁迫下，与野生型相比，OsRab7过量表达增强了水稻的生长和脯氨酸的含量， 同时，OsRab7转基因植株根部的囊泡的数目相对于野生型水稻也增多。干旱胁迫下，与野生型相比，OsRab7过量表达植株表型与抗逆生理生化指标均没有明显差异。本项目还利用OsRab7抗体对OsRab7在水稻根组织中的分布进行了分析，结果表明，OsRab7在根组织的分生区分布较为集中，对其在单个细胞中分布的观察发现，OsRab7分布于在细胞质中。OsRab7免疫组化结果表明该蛋白的分布与囊泡分布具有同一性。这些结果表明，OsRab7过量表达可能通过加速囊泡的运输来提高水稻的抗盐效应。.本项目采用Gateway技术构建了高质量水稻根系受盐和干旱诱导的混合cDNA 文库，并利用LR反应将cDNA文库定向重组到了酵母双杂的表达文库中，但酵母双杂文库滴度较低，目前正在进一步优化。利用OsRab7基因的cDNA序列，淘洗了水稻9311的细菌双杂文库，经过多轮筛选，我们发现水孔蛋白基因，半胱氨酸蛋白酶基因，OsGPR等基因序列在候选互作基因中出现了多次。利用荧光定量PCR技术，对这些基因在盐胁迫处理下的表达做了分析，发现这些基因的表达在盐胁迫下发生了变化。目前，正在利用酵母双杂技术对OsRab7基因与这些候选基因的互做进行研究。.在本项目的实施过程中，我们还发现反义抑制OsRab7基因的转基因植株以及购买的OsRab7基因水稻突变体出现了花粉败育，结实率下降的表型，相关机制还在进一步的研究中。