水稻的一个新的植物胁迫耐受基因家族(ORMDL)的克隆和功能分析

从水稻Ac/Ds插入突变体库中筛选到一个干旱敏感突变体，TAIL-PCR方法获得插入失活基因的核苷酸序列，表明该基因编码一个功能未知的ORMDL蛋白，在水稻中存在3个同源基因（ORMDL1,ORMDL2,ORMDL3）。本项目旨在进一步研究ORMDL基因的功能及其在植物耐逆过程中的作用机制。利用生物信息学方法对所有已知序列的ORMDL蛋白进行序列及蛋白结构特征分析。通过qRT-PCR方法对ORMDL基因在水稻和拟南芥中的表达模式进行分析；对突变体及过表达转基因水稻进行表型及生理生化分析，同时利用酵母敲除突变体、拟南芥插入失活突变体及相应的过表达转基因株系研究ORMDL基因的功能，结合基因芯片技术对ORMDL基因的可能作用机制进行深入分析。该研究以ORMDL基因插入失活突变体为起点，旨在揭示一个新的蛋白家族的功能及其作用机制，以期推动植物耐逆机制的研究并获得有应用前景的耐逆功能基因。

从水稻突变体库中筛选干旱、盐和低温胁迫表型改变的水稻突变体，并通过(TAIL-PCR)技术获得Ds侧翼序列，测定侧翼片段的核苷酸序列，测序结果表明， 在一个突变体中，一个编码预测的ORMDL蛋白的基因被提前终止，该突变体对干旱处理比野生型敏感。.生物信息学分析表明，ORMDL 蛋白是一个广泛存在于植物、动物、真菌和细菌中的保守的蛋白家族，然而除了人类和酵母的ORMDL 蛋白有过研究之外，其他的ORMDL 蛋白，尤其是植物ORMDL 蛋白的功能研究目前尚无报道。.序列比对的结果表明，水稻中存在3 个ORMDL 家族成员，分别命名为OsORMDL1、OsORMDL2 和OsORMDL3，拟南芥中存在2 个ORMDL 家族成员，分别命名为AtORMDL1 和AtORMDL2。在酵母中过量表达水稻的三个ORMDL 基因，能够显著增强转基因酵母对高盐胁迫和氧化胁迫的抗性，因此我们推测，ORMDL基因家族可能参与植物非生物胁迫抗性过程。进一步，我们利用水稻和拟南芥ORMDL 基因T-DNA 插入纯合突变体、过量表达和RNAi 转基因材料对植物ORMDL基因的功能进行了研究，我们的研究结果表明，突变体和过表达转基因材料在正常、干旱和低温胁迫处理条件下均无表型，而在高盐胁迫和氧化胁迫处理条件下，过表达转基因水稻对于高盐胁迫、氧化胁迫的耐受性明显增高；拟南芥突变体在氧化胁迫处理条件下耐受性明显降低，该结果表明，植物ORMDL 基因特异性地参与植物对于高盐胁迫和氧化胁迫的耐受过程。.进一步的研究发现，在拟南芥ORMDL 基因纯合突变体Atormdl1 和Atormdl2 中，内质网胁迫相关的标记基因的表达明显高于野生型，同时，在内质网胁迫诱导剂DTT/衣霉素处理条件下，AtORMDL1/2 基因的表达明显降低。 .以上两个方面的结果表明，植物ORMDL 基因参与植物对于内质网胁迫的反应过程，同时，ORMDL基因本底的表达水平，对于植物细胞内蛋白质的正确构象和运输可能是必须的。.本项目研究首次展开了对植物ORMDL蛋白家族的功能分析，并且初步揭示了其在植物干旱和氧化胁迫过程中的作用及其作用途径。不仅有利于对植物非生物胁迫分子信号网络系统的完善，而且为植物非生物胁迫分子育种提供了新的候选基因。