水稻海藻糖-6-磷酸合酶复合体的结构及其提高植物抗逆性能的研究

在逆境条件下，细菌等低等生物体内海藻糖可以起到稳定细胞膜结构和保护生物大分子的作用，但高等植物中海藻糖含量较少，且植物体本身对海藻糖的耐受性也很有限。目前人们对高等植物中海藻糖的功能及其合成的调控机制所知甚少。本项目将以模式植物水稻为材料，对高等植物海藻糖合成机制进行较为深入的研究。水稻海藻糖-6-磷酸合酶是一个多基因家族，共有11个基因成员。申请人已经分离了这11个基因，并检测到这些基因成员间可以相互作用，很可能是以复杂的复合体形式存在，从而精确地调节水稻海藻糖-6-磷酸及海藻糖的含量。初步研究结果证明，过量表达某些海藻糖-6-磷酸合酶基因能提高水稻的耐旱、耐盐性能，且不影响农作物的正常农艺表型。本项目将对水稻海藻糖-6-磷酸合酶复合体的组成及其表达特性等进行研究，探讨该复合体调节水稻海藻糖-6-磷酸合成的可能机制，并利用水稻海藻糖合酶改善农作物的抗逆性能。

本项目完成了任务计划书中的主要内容， 包括： 1）克隆了水稻海藻糖合酶OsTPS基因家族的11个基因成员，并检测了各基因成员表达的组织特性及逆境诱导性；2）证明了OsTPS基因家族不同成员间可以通过相互作用形成不同大小的复合体；3）通过序列及结构域分析，推测在这11个基因中，只有OsTPS1为活性基因，其它10个可能均为结构基因，与OsTPS1形成复合物行使功能；4）通过转基因手段，证明过量表达OsTPS1基因可以提高水稻的耐旱、耐高盐、耐低温的性能。.此外，由于OsTPS基因家族的不同成员之间具有极高的相似性，所制备的抗体特异性不高，无法弄清不同复合体的精细组成，因此将此研究目标调整为探讨OsTPS基因抗逆性的分子机制及其应用价值。获得了如下的成果：5）过量表达OsTPS1基因能够提高水稻中海藻糖的含量，并影响了不同抗逆相关基因的表达，由此提高了水稻的抗逆性能；6）在田间干旱条件下对过表达OsTPS1基因水稻进行筛选，发现其具有较好的抗旱性能，因此推测OsTPS1在改良作物抗逆性能方面具有较好的应用前景。.在该项目的资助下，完成并发表了以OsTPS基因家族复合体及其抗逆性能为主题的SCI研究论文2篇，获得授权专利1项。并协助完成并发表了其它抗逆相关基因的SCI研究论文2篇。