植物在整个生长过程中,受到诸多环境因素的干扰,病原微生物就是一个影响植物正常生长的重要环境因素。为了抵御病菌的侵害,经过长期的协同进化,植物形成了一套行之有效的抗病免疫系统。植物抗病免疫系统主要包括病原相关分子模式诱发的植物防卫反应和效应因子诱发的植物防卫反应。copine蛋白是一类在不同物种中高度保守的Ca2+依赖性磷脂结合蛋白。在拟南芥中的研究发现copine蛋白参与植物抗病调控。然而,目前只有双子叶模式植物拟南芥的copine基因的功能被系统研究。对于其它植物尤其是单子叶植物copine基因的功能尚待研究。因此本研究拟通过以下两个方面,探究copine基因在不同植物中的进化及单子叶植物水稻copine基因CsBON1在抗病调控中的功能。1.copine/BONZAI基因在植物中的进化分析copine蛋白是一类在进化中高度保守的依赖钙离子的膜结合蛋白,有着重要的潜在生物学功能。在植物中,除了已知拟南芥copine基因在植物的生长发育和抗病方面有着关键作用之外,人们对于其它植物copine基因的功能还没有研究。为了给其它植物copine基因功能的研究提供信息,我们利用生物信息学技术对16种植物物种的copine基因进行了全基因组鉴定和进化分析。结果鉴定出了 32个具有copine保守结构域的蛋白,其均含有两个C2结构域(C2A和C2B)和一个vWA结构域(von Willebrsnd factor A,vWA)。多重氨基酸序列比对分析发现,这16种植物的copine与来自动物和原生动物的copine不同,植物copine在第二个氨基酸位点都是甘氨酸,该特征可能是豆蔻酰化修饰点。系统进化分析表明,从绿藻进化到低等开花植物copine只出现一个基因拷贝,而在单子叶和双子叶分支之前复制出另一个基因。研究了水稻的copine基因的表达和编码产物的亚细胞定位。结果显示,在双子叶和单子叶植物中的copine基因同时具有保守和潜在的不同的特性。这项研究将会有助于揭示copine基因的在不同的植物物种中作用。2.水稻OsBON1基因在抗病调控中的功能研究为了研究copine在单子叶植物中的功能,我们通过同源性克隆了水稻copine基因OsBON1基因,并产生了以TP309为背景的OsBON1基因沉默、过表达及OsBON1融合eGFP标签的转基因植株和以日本晴(NPB)为背景的OsBON1基因沉默转基因植株。研究发现,不管是在TP309背景或者是在NPB背景下,OsBON1基因沉默植株与野生型相比在苗期表现出明显的矮化表型。后期探究均是以TP309背景的转基因作为研究材料。稻瘟病菌和白叶枯菌抗病性测定结果表明OsBON1基因沉默显著提高水稻对稻瘟病菌和白叶枯病菌的抗性。同时在未接菌情况下,OsBON1基因沉默植株中PR基因的表达及过氧化氢的含量也显著的高于野生型。与野生型相比病菌侵染后OsBON1基因沉默植株中病菌侵染点会有更多的活性氧产生;OsBON1基因沉默后有助于延缓病菌的侵染和扩展。病菌侵染后OsBON1在BIC结构中倾向性积累。另外,我们的研究还发现高温会显著抑制OsBON1基因沉默植株的生长矮化和抗病性表型。这些结果表明水稻OsBON1与拟南芥BON1相似,是植物免疫反应的负调节子。