水稻OsDSSR1基因耐旱、耐盐的分子机理研究

Abiotic stresses (such as drought and high salinity) are major factors that reduce the agricultural productivity of rice. Improving the abiotic stress tolerance of rice using the biotechnological approaches will increase agricultural productivity and extend cultivatable areas. To understand mechanism(s) underlying stress responses in rice, a novel stress-related gene OsDSSR1 was identified and cloned from rice through microarray analysis. Overexpression of OsDSSR1 in rice enhanced the stress (drought and salt) tolerance in transgenic rice plants. In order to further analyze gene OsDSSR1, the following research aspects will be performed in this work: functional analysis of OsDSSR1 in OsDSSR1-overexpressing plants and transgenic rice plants carrying RNA interference construct of OsDSSR1, expression profiles analysis in various organs at different developmental stages, microarray analysis of expression of genes functionally related to OsDSSR1 and screening of OsDSSR1-interacting proteins in transgenic rice overexpressing OsDSSR1 by yeast-two hybrid technique. Results obtained from the above research will be used to elucidate the biological function of OsDSSR1 and the molecular mechanism of gene OsDSSR1 involved in abiotic stress tolerance. The research of OsDSSR1 will improve our understanding of the molecular mechanisms of rice resistance to abiotic stress, and provide a new gene resource to improved tolerance in rice.

干旱、高盐等非生物胁迫是限制水稻高产的主要因素，通过生物技术手段改善水稻的耐逆性将有助于增加作物产量和扩大水稻种植面积。为深入探讨水稻对逆境的反应机理，通过水稻基因表达芯片分析，从中筛选出一个与植物耐逆密切相关的新基因OsDSSR1。过量表达OsDSSR1基因增强了转基因植株的耐逆(耐旱、耐盐)性。本研究拟通过以下几方面进一步对OsDSSR1基因进行研究：水稻中过量表达与抑制表达OsDSSR1基因的转基因株系耐逆功能分析、组织器官与发育阶段表达模式分析、基因芯片表达分析和酵母双杂交分析。通过上述研究，阐明OsDSSR1基因的生物学功能及其耐逆的分子机理，加深我们对水稻耐逆的分子机理的认识，也为水稻耐逆分子育种改良提供新的基因资源。

干旱、高盐等非生物胁迫是限制水稻高产的主要因素，通过生物技术手段改善水稻的耐逆性将有助于增加作物产量和扩大水稻种植面积。为深入探讨水稻对逆境的反应机理，通过水稻基因表达芯片分析，从中筛选出一个与植物耐逆密切相关的新基因OsDSSR1。通过对OsDSSR1基因的研究，以期获得在作物抗逆性改良方面具有应用潜力的候选基因。本研究获得以下研究进展：.基因芯片数据分析表明，OsDSSR1基因受低温、高温、干旱诱导上调表达。定量实时PCR分析进一步证实了此基因在逆境条件下的诱导表达模式，所得结果与芯片基本吻合，进一步证实OsDSSR1基因为多逆境诱导表达基因。同时，采用实时荧光定量PCR分析了OsDSSR1基因在不同非生物逆境处理下的表达谱变化，发现它的表达受PEG、NaCl、ABA及H2O2的诱导。.OsDSSR1基因的超表达转基因株系降低了对ABA的敏感性，同时增强了转基因植株的耐旱、耐盐和耐氧化胁迫的能力；.转基因水稻GUS染色结果显示，GUS信号主要在水稻的根、茎、叶、节间及颖花中。利用农杆菌浸染洋葱表皮的技术将载体pCAMBIA1300-OsDSSR1-hGFP转化洋葱表皮细胞，发现OsDSSR1::GFP荧光蛋白定位于细胞质和细胞核中。.在干旱条件下，转基因株系中脯氨酸与可溶性糖等渗透物质的含量均不同程度的高于野生型，表明OsDSSR1的表达可能通过改变水稻体内渗透调节物质提高植物的非生物胁迫抗性；.RT-PCR实验表明，OsDSSR1提高了转基因水稻胁迫响应相关基因OsP5CS、OsLEA、OsZFP185、OsZFP36和OsZFR的表达水平，表明OsDSSR1通过调控这些胁迫相关基因的表达参与了植物非生物胁迫应答；.转录组测序分析表明，在模拟干旱与氧化胁迫下，转基因株系中分别有425和146个基因明显上调表达；同时分别有59和92个基因在转基因株系中下调表达。.利用酵母双杂交法构建cDNA文库，筛选与OsDSSR1有相互作用的蛋白。通过筛选得到9个在-Trp-Leu-His-Ade培养基上的克隆。并通过互补验证进一步证明OsDSSR1与候选蛋白OsZFR在酵母体内确实存在互作。.通过上述研究，阐明OsDSSR1基因的生物学功能及其耐逆的分子机理，加深我们对水稻耐逆的分子机理的认识，也为水稻耐逆分子育种改良提供新的基因资源。