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水稻是一种喜温作物,对温度变化反应敏感,在低于15-20℃时就会对其正常生长产生不利影响。现在低温冷害已成为影响我国水稻的品质、高产及稳产的主要限制因素之一。水稻作为主要的粮食作物,提高其抗逆性尤为重要,因此发掘改善水稻抵抗非生物胁迫能力的基因,鉴定耐冷水稻种质资源、克隆耐冷基因、开发耐冷功能标记,并通过分子标记辅助育种的策略培育耐冷水稻新品种是目前解决冷害对水稻产生不利影响的重要途径。本研究选择泛素连接酶(E3,Ubiquitin-protein ligase)家族中的一个基因OsCTE3作为耐冷候选基因,对其进行初步的功能分析,得到如下结果:1.对OsCTE3蛋白进行了序列分析,发现其具有能特异识别底物的保守位点锌指环结构域,并通过对OsCTE3启动子上顺式元件进行分析发现调控区域存在与冷胁迫相关的顺式元件,推测其可能参与水稻的低温胁迫途径。2.对OsCTE3进行响应外界环境胁迫表达模式分析,激素处理(ABA、6BA和ACC)和胁迫条件(20%PEG渗透胁迫、盐胁迫和冷胁迫)下都可以诱导OsCTE3的表达。3.构建了OsCTE3的GFP融合表达载体,并进行亚细胞定位,发现OsCTE3定位于细胞核内;同时构建OsCTE3的过表达载体并进行遗传转化,获得8个OsCTE3的过表达转基因株系;并通过Southern blot检测,从结果中可以看到OsCTE3已被整合到水稻基因组中。4.对获得的转基因株系进行耐冷表型鉴定,发现过表达OsCTE3可以提高水稻的耐冷性。在低温处理后,对OsCTE3过表达株系的SOD、POD、CAT的酶活和可溶性糖进行检测,结果发现过表达转基因株系中三种酶的活性比野生型强,并且可溶性糖的含量也较高。本研究选择OsSADMC基因作为功能标记基因,对其进行功能标记的开发和利用,得到下列结果:1.对95份水稻种质资源进行苗期耐冷性鉴定,鉴定出10份苗期耐冷(存活率≥60%)和9份敏感的材料(存活率为零)。2.S-腺苷甲硫氨酸脱羧酶(SAMDC,S-Adenosylmethionine decarboxylase)是植物中调控多胺合成代谢过程的关键酶,也是催化腺苷甲硫氨(SAM,S-Adenosylmethionine)形成脱羧S-腺苷甲硫氨(dc SAMDC,decarboxylated S-adenosyl methionine)的关键酶,参与植物响应外界环境胁迫的过程。3.对水稻OsSADMC基因进行了表达分析,发现正常条件和冷胁迫处理条件下该基因在耐冷品种中的表达量都显著高于在冷敏感品种中的表达量。4.通过对耐冷材料丽江新团黑谷(LTH)和冷敏感材料IR29的CDS区域进行克隆和测序分析,在两个品种间鉴定了10个SNP位点,其中第749碱基处存在的一个碱基变异(C突变为T),从而使丝氨酸变为亮氨酸。并根据其中一个SNP位点设计了OsSADMC的功能标记SADMC-CAPS1,该标记可以准确的鉴定出19份具不同耐冷性水稻种质资源OsSADMC的基因型和品种的耐冷性。