水稻是世界上最主要的粮食作物之一,生产消耗水量非常大,这与近年来全球范围内日益严重的水资源短缺形成了尖锐的矛盾,因此发展抗旱的栽培稻被认为是节约水资源的有效手段。根据抗旱基因作用方式的不同,将抗旱基因分成两类:一类是功能基因,其编码产物对水稻抗旱性直接起保护作用;一类是调节基因,其编码产物在信号转导和基因表达过程中起调节功能基因的作用。本研究的目的基因OsRINGzf是基于遗传定位、生物信息学和表达谱分析的分析方法获得的,在水稻第4染色体QTL区间,预测为E3连接酶。OsRINGzf基因全长cDNA序列长度为1197bp,其编码框ORF长度为564bp,编码一个187个氨基酸的蛋白质。该序列C端有一个保守的RING(really interestingnew gene)结构域,N端有三个转膜(TM)区。预测为RING-H2(C3H2C3)型E3连接酶。E3连接酶可以识别特异蛋白,并通过26S蛋白酶体途径降解。本研究的主要内容:1.建立超表达载体、抑制表达载体、GFP融合表达载体和启动子:GFP载体,转化水稻和拟南芥,获得T0代植株。其中,超表达载体转化的水稻阳性植株已收获T1代种子。对水稻转基因种子进行发芽实验,结果显示转基因材料的相对发芽率和平均株高都比对照中花11低。2.通过TILLING、测序等分析方法,对OsRINGzf基因在野生稻、早稻核心种质、珍汕97B和IRAT109中的序列进行对比分析。与IRAT109中该基因相比,野生稻中OsRINGzf基因序列变化可分为5种类型,其中S1061和100916中OsRINGzf基因因为一个碱基的插入突变,致使RING结构域发生变化,可能导致该基因丧失E3连接酶活性;旱稻核心种质中,凝胶电泳图显示有3中不同的序列类型,通过测序分析发现,在ORF内变化的有两种类型,其中在ORF变化相同的类型,彼此间在内含子序列上有变化。3.通过RT-PCR分析在正常生长情况下和旱胁迫处理的情况下,OsRINGzf基因的表达差异。在IRAT109的苗期、分蘖盛期和孕穗期,分别进行干旱胁迫处理,结果发现:在苗期和分蘖盛期,OsRINGzf基因的表达都呈现上升趋势,在苗期的表达变化最为明显。在孕穗期,OsRINGzf基因的表达开始呈上升趋势,但是在4-6天下降,表达几乎为0,在胁迫7天的时候表达又上升,且表达量达到了最大。复水后,三个时期中的OsRINGzf基因表达都呈下降趋势,且低于对照时期。在植株正常生长情况下,转基因植株中OsRINGzf基因的表达量显著高于对照中花11。对植株进行20%PEG 6000模拟干旱处理144小时后,结果显示,在转基因植株中,OsRINGzf基因的表达量呈下降趋势,复水之后OsRINGzf基因的达量并无太大的变化。部分转基因株系在复水之后长势好于中花11对照,显示了较好的复原抗旱性。4.构建原核表达载体PET-32a+,通过IPTG诱导,从大肠杆菌中提取OsRINGzf基因的表达蛋白,通过SDS-PAGE电泳,分离获得了OsRINGzf基因的蛋白,优化建立了该基因的表达和纯化体系。