1、水稻是世界上重要的糧食作物之一，水稻的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)關系到國家安全。低溫等非生物脅迫是水稻等糧食作物產(chǎn)量損失和品質下降的重要影響因子。利用基因工程定向培育和改良水稻抗性品種可以大大縮短抗逆育種進程。發(fā)掘水稻內源性抗逆功能基因并應用于抗逆新品種的選育，是提高水稻逆境耐受力和適應性的有效途徑。轉錄因子在植物參與逆境脅迫應答機制中扮演了極為重要的角色。轉錄因子及其功能的研究已逐漸成為植物抗逆遺傳改良方法的研究熱點。
　　PHD-finger

2、轉錄因子是一類廣泛存在于真核生物中的鋅指結構蛋白，其功能研究多集中在基因轉錄和調節(jié)染色質狀態(tài)等方面，而關于其參與脅迫應答的報道較少。因此，從全基因組水平系統(tǒng)、全面的研究水稻 PHD-finger轉錄因子，挖掘響應低溫等非生物脅迫的相關基因，并解析其抗逆機理，對于開展水稻抗逆育種改良具有重要意義。本研究運用生物信息學方法水稻全基因組進行分析，對 PHD-finger轉錄因子家族成員進行鑒定，系統(tǒng)分析了這些基因的結構特點、進化關系以及不同逆

3、境（低溫、干旱、高鹽）處理下的誘導表達模式，從中篩選出了2個響應低溫脅迫的基因，并對它們的啟動子進行功能分析，研究其作用機制。具體研究結果如下：
　　1.通過Blast同源搜索，從水稻全基因水平上共鑒定出58個PHD-finger轉錄因子，染色體物理定位結果表明這些基因在水稻11條染色體上（第10號染色體除外）的分布并不均勻，有接近1/5的成員分布在異染色質區(qū)。該家族中有6對基因屬于片段復制，這對家族基因數(shù)量的擴張有一定貢獻。根據(jù)

4、保守結構域采用NJ法繪制了系統(tǒng)發(fā)生樹，58個基因進一步被分成了6個亞族，基因結構分析表明同一亞族內的成員具有相似或相同結構。
　　2.利用Genevestigator數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，對水稻轉錄組數(shù)據(jù)進行分析，篩選出了9個和逆境脅迫（低溫、干旱、高鹽）相關的候選基因。進一步利用熒光定量 PCR方法對9個候選基因的逆境誘導表達模式進行了鑒定。結果發(fā)現(xiàn)，有2個基因OsPHD14和 OsPHD30同時對3種脅迫處理均有一定程度的響應，低溫脅迫

5、下有2個基因OsPHD13和OsPHD52表達上調顯著，至少15倍；在干旱和高鹽脅迫下，候選基因上調表達的都不太顯著。
　　3.分別克隆了受低溫誘導基因OsPHD13和OsPHD52的上游5’端1Kb的調控序列，作為啟動子驅動GUS報告基因構建表達載體，導入農(nóng)桿菌后進行水稻遺傳轉化?；瘜W染色結果顯示，低溫誘導處理后，pOsPHD13和pOsPHD52啟動子驅動的GUS基因在轉基因植株的根、莖、葉都有不同程度的表達活性，且在莖部的活

6、性比其他組織部位更強，說明啟動子pOsPHD13和pOsPHD52的確具有低溫誘導活性。
　　4.進一步對啟動子pOsPHD13和pOsPHD52進行了功能分析，通過順式作用元件的生物信息學預測、啟動子截斷缺失分析、功能獲得分析及元件突變分析等研究，在煙草瞬時表達系統(tǒng)中，獲得了啟動子pOsPHD13和pOsPHD52低溫誘導功能的關鍵序列，分別位于pOsPHD13啟動子的（-856bp~-817bp）區(qū)段和pOsPHD52啟動子的

7、（-295bp~-224bp）區(qū)段。生物信息學結果提示，在這2段關鍵序列中，各有1個響應低溫脅迫的DRE/CRT順式作用元件。對元件進行點突變和全突變分析后發(fā)現(xiàn)，該元件的確在pOsPHD13和pOsPHD52啟動子中承擔著響應低溫的功能。
　　5. CBF轉錄因子能特異性識別結合DRE/CRT順式作用元件，該家族有4個成員蛋白。采用酵母單雜技術和EMSA試驗，鑒定了與啟動子中DRE/CRT順式作用元件結合互作的反式作用因子。結果表