1、非生物逆境脅迫，如干旱、鹽及低溫等是影響植物生長發(fā)育的主要因素，嚴重影響農(nóng)作物產(chǎn)量，甚至導致植物死亡。利用基因工程手段提高植物的抗逆性已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的一項重要研究內(nèi)容。在非生物逆境脅迫條件下，信號傳導過程中的關(guān)鍵基因能夠調(diào)節(jié)信號傳導和功能基因的表達，一些重要的調(diào)節(jié)基因和功能基因在轉(zhuǎn)基因株中的超量表達，往往能使植物獲得更強的抗逆性。 本研究以水稻為材料，開展了水稻逆境相關(guān)基因的研究。在分析5個抗逆候選基因的逆境表達、組織特異性表達

2、的基礎上，構(gòu)建了遺傳轉(zhuǎn)化載體并進行水稻遺傳轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)地進行了超表達、拷貝數(shù)檢測，轉(zhuǎn)基因水稻抗旱、耐鹽性鑒定，并分離鑒定了逆境誘導基因OCPI1的啟動子，為抗逆轉(zhuǎn)基因水稻的培育以及水稻抗逆機理研究提供了大量有參考價值的數(shù)據(jù)和結(jié)論。研究獲得的主要結(jié)果如下： 1．對5個逆境誘導表達基因(本文稱候選基因)構(gòu)建了12個遺傳轉(zhuǎn)化載體并轉(zhuǎn)化水稻品種中花11。 2．分析了5個候選基因干旱、鹽脅迫和脫落酸(ABA)處理下的誘導表達量，其中

3、3個基因，OsCK1(編碼一個CIPK家族的蛋白激酶)，OsDhnI(編碼一個脫水素同源蛋白)和OCPI1(編碼一個蛋白酶抑制子)的表達被多種逆境脅迫強烈誘導，表現(xiàn)出很大的逆境相關(guān)性，因此確定為本研究的重點研究基因。 3．對候選基因產(chǎn)生的全部T0轉(zhuǎn)基因植株進行了PCR陽性檢測(90％植株為陽性)，對7個超表達載體產(chǎn)生的總計139棵轉(zhuǎn)基因陽性植株進行了超量表達檢測(不同constma的轉(zhuǎn)基因植株超表達率大約都在50％-60％之間)

4、，確定了81個超表達的家系。檢測了55個超量表達家系的拷貝數(shù)(單拷貝的比例在30％以上)，確定了超表達、單拷貝的轉(zhuǎn)基因家系。 4．對OsCK1，OsDhnI，OCPI1的超表達、單拷貝轉(zhuǎn)基因家系于武漢、海南進行了孕穗至開花期的田間干旱脅迫，考種后結(jié)果顯示OsDhnI、OCPI1轉(zhuǎn)基因植株產(chǎn)量及結(jié)實率均顯著高于對照中花11，同時這2個基因的超表達轉(zhuǎn)基因家在含鹽(100 mM NaCl)培養(yǎng)基上也顯示了比對照更強的耐鹽性，表明超表達

5、OsDhnI、OCPI1有助于水稻抗逆性的提高。對OCPI1轉(zhuǎn)基因植株進行酶活測定，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)源糜蛋白酶受到了一定的抑制。 5．分離了候選基因OCPI1的啟動子，對該啟動子控制的GUS報告基因的轉(zhuǎn)基因水稻植株的多種組織進行了GUS染色，發(fā)現(xiàn)GUS在所檢測的組織中均有一定程度的表達。對該啟動子的轉(zhuǎn)基因植株進行Northem及GUS定量分析發(fā)現(xiàn)該啟動子具有很強的干旱和鹽脅迫誘導活性，并且用該啟動子序列的反義鏈構(gòu)建的GUS融合載體轉(zhuǎn)化水