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土壤盐渍化抑制农作物生长,降低其存活率、生物量和产量,是最严重的非生物胁迫之一。粮食作物中,水稻(Oryza sativa L.)对盐胁迫最敏感,尤其在萌发期和苗期,高盐胁迫将直接导致萌发率和出苗率降低。分离耐盐基因,研究水稻耐盐分子机制,对培育耐盐水稻新品种具有重要意义。本实验室前期构建了以特青(O.sativa ssp.indica)为背景的元江普通野生稻(O.rufipogon Griff.)渗入系,并从该套渗入系中筛选到一个种子萌发期盐敏感系YIL3,还在第4染色体上定位了一个控制水稻萌发期耐盐性的QTL(qRGE5)。在此基础上,本研究首先构建了盐敏感渗入系YIL3和耐盐品种特青的分离群体,将qRGE5精细定位在9 kb区间内,该区间只有一个候选基因LOC_Os04g53190。为了验证LOC_Os04g53190的功能,将该基因的过表达载体和干扰载体分别转入YIL3和特青,发现在过表达转基因株系中,LOC_Os04g53190上调表达,耐盐性增强,盐胁迫下种子萌发率提高,幼芽生长好,而在RNAi转基因株系中,该基因下调表达,耐盐性下降,盐胁迫下种子萌发率下降,幼芽生长受到抑制。以上结果表明,LOC Os04g53190控制水稻萌发期耐盐性,命名为OsSTG1(Salt Tolerance at Germination Stage 1)。荧光定量PCR(RT-PCR)分析OsSTG1在盐胁迫下的表达模式,发现该基因受盐诱导上调表达。分析其组织表达模式,发现OsSTG1在不同时期的多种组织中表达,在开花期的茎和老叶中表达最高。GUS染色与RT-PCR分析结果一致,并且发现OsSTG1在萌发期的胚芽尖端特异表达。GFP亚细胞定位结果显示OsSTG1编码的蛋白定位在细胞质中。对OsSTG1编码蛋白的功能分析发现它可能是一个胞质内的多胺氧化酶,参与多胺代谢,催化精胺转化成亚精胺,从而增加亚精胺的含量和多胺总量。同时,OsSTG1氧化精胺会产生活性氧物质(ROS)过氧化氢(H2O2),而H2O2的产生或清除与植物耐盐性密切相关。进一步分析OsSTG1的耐盐机理,发现该基因的上调表达不仅能诱导盐胁迫防御基因的表达,同时也能提高ROS清除酶编码基因的表达量,从而增加ROS清除酶的活性,降低胚芽H2O2的积累。ROS清除酶活性提高和H2O2积累减少可能导致了胚芽外排Na+流量的增加,从而减少体内Na+含量的增加,维持体内离子平衡,使胚芽尖端在盐胁迫下保持健康形态,利于更快的种子萌发和胚芽伸长,表现出更强的耐盐性。