水稻（Oryza sativa L.）是全球重要的粮食作物,同时在功能基因研究中也扮演着重要的角色。水稻的生长受到多种因素的制约,其中非生物逆境胁迫是影响水稻生长、产量和生态分布的重要限制因素。本文重点分析了OsTCP家族的全基因组分布和结构特征及其在多个胁迫条件下的表达情况,并利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术对锌指蛋白转录因子家族中的OsSRZ1基因的功能进行了初步分析,以期为后续水稻抗逆品种的筛选和分子遗传育种提供一定的研究基础。研究结果如下:1.本研究利用最新的水稻基因组数据库和生物信息学方法,对水稻OsTCP家族进行了全基因组分析,共鉴定出了27个OsTCP基因,蛋白的分子量在27 k D到117 k D之间,等电点基本都小于5.2。对它们进行蛋白质序列对比和结构域分析发现,这27个基因可以分为TCP-P和TCP-C两类,大多含有典型的TCP结构域。结构均较为简单,内含子数目较少,大部分基因含有motif 1和2。利用Plant CARE网站对27个OsTCP基因上游1500 bp启动子序列的顺式元件分析发现:水稻OsTCP基因的启动子序列中含多个与高温、低温、高盐等非生物胁迫相关的响应元件,说明OsTCP基因可能参与了非生物胁迫反应过程的调控。2.通过对GEO微阵列数据库的检索,获得水稻OsTCP基因家族逆境相关的表达谱数据。从中筛选到了PCF5、PCF7、OsTCP9、OsTCP19、PCF2、PCF3、PCF8、OsTCP7、OsTCP17、PCF1等共10个候选OsTCP基因。利用q RT-PCR技术对上述筛选到的10个OsTCP基因进行高/低温、盐和镉4种非生物逆境胁迫处理下的表达水平分析,结果表明我们筛选到的10个OsTCP基因对盐、高温、低温、镉胁迫都有一定程度的响应,部分基因的表达差异极为显著,且大多数基因在这4种非生物逆境胁迫处理下的表达均被抑制,这表明OsTCP基因在水稻逆境中可能发挥负调控的作用。3.通过对水稻锌指蛋白转录因子家族中的OsSRZ1基因序列进行分析,设计出两个具有高度特异性的Cas9靶标编辑位点,并成功构建了OsSRZ1基因的Cas9编辑载体。经农杆菌转化获得9株转基因材料。PCR筛选及测序分析显示,有7株转基因植株为阳性且靶点处都发生了编辑,编辑方式主要为碱基缺失与插入。大田种植阳性转基因植株到T2代时,OsSRZ1编辑突变植株发生性状分离,出现了株高比野生型明显高很多的高秆突变体。对茎节的分析发现,编辑突变植株的穗颈节与野生型相比差异不大,其它茎节长度均比野生型长;进一步对编辑突变植株和野生型植株的第二、三茎秆进行切片分析,结果显示,OsSRZ1基因的突变,使得茎秆的薄壁细胞和维管束的数目增多,第三茎节的细胞较野生型有明显伸长,且有大量的淀粉粒累积。对种子的比较分析发现,OsSRZ1基因的突变增加了种子的千粒重、垩白度以及粒长,但对种子粒宽无影响。表明OsSRZ1基因与调控细胞的分裂和伸长有关,且可能参与了植物的运输途径。4.将阳性编辑突变植株进行进一步无Cas9载体的筛选和验证,T2代时我们筛选到了无Cas9载体的纯合编辑突变植株。对纯合编辑突变植株和野生型水稻进行芽期逆境胁迫处理,结果显示,镉胁迫下,两者根的生长均受到抑制,OsSRZ1基因突变后水稻株高较野生型显著降低;低温胁迫下,OsSRZ1编辑突变体根的生长受到的抑制比野生型水稻低,两者株高受到的影响差异不大;这表明OsSRZ1基因的突变增强了水稻芽期对Cd2+的敏感性以及冷胁迫的耐受性。综上所述,本研究对水稻OsTCP基因家族与OsSRZ1基因的功能探索表明它们可能参与了植物的生长发育和非生物逆境调控机制,这为水稻耐逆品种的筛选和遗传育种提供了一定的价值线索。