小G蛋白是信号转导中重要的分子开关，进化相当保守，它能够与许多不同的调控因子和效应器分子相互作用，产生细胞功能的多样性。小G蛋白至少包括五个亚家族，即Ras、Rho、Rab、Arf和Ran。Ran GTPase在蛋白的核质运输及有丝分裂的调控等过程中发挥重要作用。但是，我们对Ran GTPase在植物发育及其对环境响应机制等方面还知之甚少。　　 本文是在本实验室前期工作证明TaRAN1在水稻中参与了细胞周期的调控的基础上开展的。通过同源性分析从水稻中得到了与TaRAN1同源性最高的蛋白OsRAN2。研究表明，OsRAN2蛋白在水稻中组成型表达，有较弱的GTPase活性，亚细胞定位研究表明OsRAN2-GFP主要定位在细胞核中，在细胞质中也有少量分布。OsRAN2基因在水稻中的表达对各种非生物胁迫的响应不同：对低温胁迫的响应最明显，低温处理24h后表达量明显上调，且此后一直维持在较高的水平；OsRAN2在盐胁迫下表达量轻微上调，但不显著，在PEG模拟的干旱胁迫下表达量没有明显变化。因此，OsRAN2是一个对低温特异响应的基因。　　 超表达OsRAN2的转基因水稻在发育上没有明显的表型，但对低温胁迫具有耐受性。OsRAN2 RNAi转基因植株则表现出生长缓慢，不能抽穗并最终出现致死表型。对超表达及RNAi转基因植株根尖有丝分裂指数的研究结果表明，OsRAN2对水稻的有丝分裂过程具有正调控作用。免疫荧光观察微管形态实验表明超表达OsRAN2对水稻根尖细胞的各种微管形态没有明显影响，但当OsRAN2的表达量降低时，转基因水稻的根尖细胞出现了许多异常微管，主要表现为有少量早前期带呈不对称分布，50％以上的纺锤体表现为片段状的异常结构，推测这可能是造成RNAi转基因植株生长迟缓的主要原因。　　 细胞分裂在水稻的生长发育中具有重要作用。对转基因水稻在低温下的有丝分裂指数进行分析，结果表明OsRAN2能够维持转基因水稻在低温下的细胞分裂能力，并且主要促进低温下细胞从间期向有丝分裂期的转变及纺锤体微管的形成过程，这可能是超表达转基因水稻低温耐受性增强的原因之一。同时我们发现，超表达OsRAN2能够减轻周质微管在低温下向核周聚集的现象，对核膜形态的观察表明产生这种现象的原因可能是由于OsRAN2超表达有利于形成完整的核膜。进一步研究表明，OsRAN2能够与水稻中的importin-β1互作，并且减弱了该运输蛋白在低温下向细胞核外运输受阻的现象，OsRAN2可能通过这种机制调控水稻在低温下的有丝分裂过程。　　 综上，OsRAN2基因对植物的有丝分裂过程具有正调节作用，超表达该基因赋予转基因水稻在苗期对低温胁迫的耐受性。OsRAN2蛋白可能通过使运输蛋白在低温胁迫下能够在细胞核质间正常运转，从而保证参与细胞分裂过程的一些蛋白正确的地位，进而维持细胞在低温下的有丝分裂能力及微管稳定性，提高转基因水稻的低温耐受性。同时，OsRAN2超表达可能还促进了低温下有丝分裂后期正常核膜的形成，从而使低温下解聚的微管蛋白能够正常运输，以保证随后的有丝分裂过程。