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水稻是世界性的粮食作物,其产量以及品质受逆境胁迫的影响非常显著。因此水稻抗逆研究一直是稻作科学研究的重要课题。近年来,随着分子生物学理论与技术的进步,逆境相关基因的研究取得了很大进展,一些逆境相关基因已被相继发现并被克隆到水稻中,并获得了抗逆性提高的转基因植株。这将有助于了解水稻在耐逆方面的分子作用机制,为筛选和培育水稻抗逆品种提供了重要的指导意义。 热激蛋白(Heat Shock Protein) HSP90是生物体内广泛存在的一类重要的逆境相关蛋白,不仅在逆境条件下高效表达,而且在正常生活的细胞中也广泛存在。作为生物体内重要的分子伴侣之一,它能在正常以及逆境胁迫下,帮助作用蛋白正确完成折叠、使其空间构象保持完整以及维持其生物学功能,同时与许多底物蛋白结合形成复合体参与调控细胞生理代谢及信号转导。此外,大量研究表明其超表达后能够增强植物体的抗逆性。 本研究室在早期阶段通过荧光差显技术筛选到一个水稻热激蛋白HSP90,其定位在水稻日本晴9号染色体上。在此基础上,本论文主要讨论了它在水稻体内所行使的一些生物学功能,为进一步深入研究OsHsp90基因在逆境应答中所起的调控作用打下一定基础。主要研究结果如下: 1.对OsHSP90基因进行生物信息学分析发现,该基因编码框为2100bp,编码699个氨基酸,等电点约为4.97,预测分子量为80.19 kDa。蛋白质结构域分析表明第30-179 AA残基构成一个ATPase结构域,第185-699 AA残基是Hsp90蛋白超家族典型结构域。 2.运用实时qRT-PCR技术分析了水稻日本晴中OsHSP90基因在高温、干旱、盐胁迫等逆境处理下的表达情况,发现OsHSP90基因是一个多逆境诱导基因,并且受热激影响最显著。 3.构建了该基因的原核表达载体,并对其进行了体外诱导表达,同时探究了表达OsHSP90蛋白的大肠杆菌在逆境条件下的生长状况,结果显示该基因的表达能增强大肠杆菌的耐高温性和耐渗透胁迫性,而与大肠杆菌的耐盐性的提高似乎没有太大关系。 4.构建了其转基因表达载体,获得了相应的转基因纯合植株,然后对其进行了高温胁迫、盐胁迫、干旱胁迫逆境处理,发现OsHSP90的超表达能增强水稻对高温胁迫的抗逆性,与水稻耐旱性的提高也有一定关系,而对水稻耐盐性的提高似乎没什么直接作用。 5.构建了该基因的GFP载体,以确定其亚细胞定位,不过实验还在进行之中。