1、植物在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中都處在一個(gè)一直變化的自然環(huán)境中，如溫度、光照、空氣等，而其中最顯著的變化則是每天光照與黑夜的規(guī)律性交替變化，即晝夜節(jié)律。植物會(huì)通過(guò)體內(nèi)生物鐘（circadian clock）感受晝夜節(jié)律，調(diào)控植物的開花時(shí)間、光合作用、代謝、生長(zhǎng)、結(jié)實(shí)等生理過(guò)程。目前對(duì)于生物鐘的調(diào)控機(jī)制的了解較為清楚的限于模式生物擬南芥中，水稻（Oryza sativa）作為我國(guó)的主要糧食作物，了解水稻生物鐘對(duì)生物過(guò)程的作用機(jī)制，不僅有益于對(duì)植物科學(xué)

2、基礎(chǔ)問(wèn)題的理解，也對(duì)水稻農(nóng)藝性狀改良有著重要的指導(dǎo)意義。本研究主要從兩個(gè)方面對(duì)水稻生物鐘調(diào)控機(jī)制經(jīng)行了討論:
　　1)采用生物信息學(xué)手段，以已知的生物鐘基因?yàn)檎T餌，獲取與生物鐘共表達(dá)且具有節(jié)律性的基因，對(duì)其進(jìn)行表達(dá)特性和生物功能分析。發(fā)現(xiàn)水稻生物鐘基因的周期節(jié)律表達(dá)峰值與擬南芥中生物鐘同源基因表達(dá)峰值一致。同時(shí)，在共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析中發(fā)現(xiàn)，水稻生物鐘基因相互作用形成了三個(gè)共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)子集，與已知的擬南芥生物鐘模型一致。說(shuō)明生物鐘核心振蕩

3、器的相互作用機(jī)制在不同的物種中具有保守性。但在輸入途徑和輸出途徑中，相對(duì)于擬南芥，作為單子葉的水稻對(duì)于外界環(huán)境響應(yīng)、對(duì)生物過(guò)程的調(diào)控作用可能存在著不同的機(jī)制。對(duì)以生物鐘基因?yàn)檎T餌的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，發(fā)現(xiàn)在一天的變化中，生物鐘系統(tǒng)基因的表達(dá)優(yōu)先發(fā)生在清晨和下午且相同時(shí)相的基因共表達(dá)形成子集，說(shuō)明水稻生物鐘系統(tǒng)基因通過(guò)有序的相互作用，使復(fù)雜的生命過(guò)程有序的進(jìn)行，而對(duì)于未來(lái)環(huán)境的變化具備預(yù)知能力。對(duì)共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)律性表達(dá)基因GO功能分析，發(fā)現(xiàn)

4、生物鐘可參與調(diào)控水稻的多個(gè)生物過(guò)程，其中主要可調(diào)控應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程和代謝過(guò)程。生物鐘對(duì)不同應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程和代謝過(guò)程的主要調(diào)控基因及時(shí)間不同，可推測(cè)生物鐘對(duì)應(yīng)激反應(yīng)和代謝過(guò)程的有序進(jìn)行具有嚴(yán)格的調(diào)控作用，與此同時(shí)也保證了植物在響應(yīng)環(huán)境變化過(guò)程中的能量損耗。
　　2)我們實(shí)驗(yàn)室曾分離得到一個(gè)光敏不育基因突變體csa（carbon starved anther），對(duì)CSA的表達(dá)圖譜分析發(fā)現(xiàn)CSA具有周期節(jié)律表達(dá)特性。對(duì)CSA啟動(dòng)子分析發(fā)現(xiàn)CS

5、A基因的表達(dá)可能受到節(jié)律調(diào)控因子、光響應(yīng)因子、激素響應(yīng)因子的順式作用調(diào)控。當(dāng)用持續(xù)光照處理水稻幼苗后發(fā)現(xiàn)，CSA的節(jié)律性表達(dá)雖有所減弱但仍然存在，說(shuō)明CSA受到生物鐘調(diào)控的同時(shí)還可能受到其他因素的影響。在單種光處理下，CSA的表達(dá)降低，與此同時(shí)在相應(yīng)的光受體突變體中，CSA的表達(dá)升高，說(shuō)明CSA的表達(dá)受到光抑制作用。對(duì)包括生物鐘基因、糖運(yùn)輸基因、淀粉代謝基因在內(nèi)的CSA可能共表達(dá)基因定量分析，發(fā)現(xiàn)生物鐘可通過(guò)調(diào)控CSA的表達(dá)參與調(diào)控水稻