水稻VIP1同源基因的功能鉴定与应用研究

农杆菌介导的水稻遗传转化是目前获取转基因水稻的主要方法，然而，水稻的农杆菌转化效率仍然很低，至今对农杆菌介导的水稻遗传转化机理也一无所知。对拟南芥的研究发现，宿主VIP1基因在从应答农杆菌侵染到协助T-DNA进入宿主细胞核并与宿主基因组DNA整合的过程中起关键作用，在烟草中的超量表达能显著提高农杆菌介导的转化效率。我们发现一条水稻VIP1同源序列，其与拟南芥VIP1的相似性达72%，在农杆菌侵染较易转化的粳稻中花11愈伤10小时时的表达是未侵染对照的18倍，而在农杆菌侵染难转化的籼稻明恢63愈伤10小时时的表达还看不出显著变化。本项目拟对水稻VIP1同源基因及其路径进行研究，其研究结果将不仅有助于阐明农杆菌介导的水稻遗传转化机理，同时也有助于开发基因功能、提高水稻转化效率。

我们对水稻 OsbZIP84基因（原称之为OsVIP1）进行了研究，该基因编码的蛋白在水稻中是一个全新的功能未知蛋白，其序列与拟南芥VIP1和烟草RSG高度同源。已有研究表明拟南芥VIP1在农杆菌介导的遗传转化中起重要作用，烟草RSG基因则在植物体内赤霉素含量调控方面起重要作用，RSG失活的植株导致赤霉素含量降低，植株矮化。由于赤霉素含量变化会影响愈伤组织的诱导与分化，因而RSG基因也有可能影响农杆菌介导的愈伤组织的遗传转化。本课题的目的是探索OsbZIP84基因的功能，了解其在水稻遗传转化方面的作用，为提高农杆菌介导的水稻遗传转化效率特别是籼稻的转化效率和大片段DNA转化水稻的效率寻找新的突破口。 . 我们的研究表明OsbZIP84与拟南芥VIP1和烟草RSG一样，是一个典型的bZIP家族第IX亚族的转录因子，其富酸性氨基酸和脯胺酸区域参与转录激活作用，C末端是形成同源二聚体必须的部分，OsbZIP84超表达转基因水稻种子诱导愈伤组织的能力下降，愈伤表现出较大的硬度，组织较紧实，颜色较深，或发棕或白，而不呈现浅黄色，容易老化，不容易分化出新的幼嫩愈伤, 且愈伤不易分化出苗，甚至不分化出苗，在光培养条件下逐渐褐化死亡，OsbZIP84蛋白不能像拟南芥VIP1那样与农杆菌的VirE2结合。OsbZIP84 基因在水稻植株的叶鞘、茎节间、旗叶等部位表达量较高，其RNAi转水稻植株呈现出矮化表型，茎的长度缩短，这种表型可通过喷洒GA恢复，不同浓度GA处理下表型恢复程度不同，而对IAA不敏感，矮化植株中参与GA调控路径上的相关基因表达受到影响，说明OsbZIP84可能与RSG有相似的作用机理，调控GA的合成。