水稻作为我国乃至世界主要的粮食作物,其产量和品质受到干旱、盐渍和低温等非生物逆境严重制约,对农业生产、甚至对社会生活有极其重要的影响。发掘一些与逆境相关的新基因,深入了解它们的抗逆机制,对提高水稻的抗逆性,改良水稻品种具有重要的实际意义。本研究通过生物信息学分析发现了一个功能未知的新基因家族,该家族蛋白序列含有保守的XH, XS, Zf-XS结构域,故命名为XHS家族。本文在系统分析水稻XHS家族的基础上,通过遗传转化和逆境筛选鉴定出了一些与逆境或发育相关的XHS家族基因,并对个别基因的抗逆机制进行了深入探讨。主要研究结果如下：1.在分析水稻杂种和亲本的幼穗差异表达基因01A19时发现它属于一个植物中特有的、功能未知的基因家族。该家族蛋白序列含有Zf-XS, XS, Coiled-Coil和XH这四个结构域中的2-4个结构域。该家族在水稻含有11个成员(OXHS1-11),分为3个亚类。2.逆境胁迫和组织表达谱分析发现多数OXHS基因受干旱、盐、冷、ABA等多种逆境显著诱导,并在幼穗各发育时期和雄蕊、雌蕊等花器官中表达最强。进一步通过超量表达或突变体表型分析表明该家族中至少有三个基因(oXHS2、4、6)在水稻生长发育和应对逆境胁迫中具有重要的功能。3.OXHS6 (01A19)是一个典型的XHS蛋白,亚细胞定位结果显示是一个核蛋白。OXHS6-RNAi植株表现出对盐和ABA显著敏感,盐胁迫下的Na+/K+测定和组织切片结果显示Na+积累造成了对植株地上部分的毒害。不同pH值下的盐胁迫实验结果表明,OXHS6-RNAi对盐的敏感程度随着pH值的上调而下降,推测OXHS6可能参与Na+/H+转运的调控。4.突变体oxhs6在发育上表现出非常极端的表型,特别是柱头缺失。在突变体中控制雌蕊发育的C类基因DL表达显著下降,并且多个OXHS基因的表达量也有显著变化。5. OXHS2是一个非典型XHS蛋白,缺少Zf-XS结构域,亚细胞定位结果显示它是一个细胞质蛋白。超表达OXHS2显著降低了水稻的抗盐和耐旱性,盐和干旱胁迫下的一些生理指标(脯氨酸和叶绿素含量)明显低于野生型对照。6. OXHS4也是一个典型的XHS蛋白,亚细胞定位结果显示它是一个核蛋白。突变体oxhs4的株高和育性显著下降。超表达OXHS4显著提高了水稻的抗旱性,突变体oxhs4的抗旱能力显著下降,脯氨酸的含量也显著下降。7.在成株期对正常条件和干旱胁迫下OXHS4超表达和突变体的根长和根体积进行测定发现,在正常生长条件下,相比野生型,超表达植株根系要长,根体积变大,在干旱胁迫下,这种差异变得更为明显；而突变体植株根长和根体积的测定结果正好与超表达植株相反。这种差异表明OXHS4可能通过控制根的生长来介导水稻的抗旱性。8.超表达OXHS4促进了根的伸长,提高了侧根的数量；突变体oxhs4根的伸长减弱,侧根数目减少。并发现OXHS4受多种激素(生长素,脱落酸和油菜素内脂)显著诱导,推测OXHS4可能参与了某些激素介导的途径进而影响了根的生长。9.筛选OXHS4互作蛋白获得的OsNMCP1是一个核蛋白,突变体nmcpl表现出了与oxhs4相似的表型：株高变矮,根的伸长减弱,侧根数目减少,抗旱能力减弱。由此推测,OXHS4可能通过与OsNMCP1互作,调控根的生长进而影响植株的抗旱性。综上所述,水稻中的XHS家族在水稻的生长发育和应对逆境胁迫过程中发挥着重要的作用。