杂种优势是一种重要的生物学现象,并已在水稻等重要农作物杂交优势得到了广泛应用。本实验室前期工作对超级杂交稻组合转录谱进行了分析,鉴定出一个具有差异表达的转录因子OsJAZJ13基因。该基因属于水稻转录因子TIFY家族中的JAZ类,目前对该基因功能的研究尚未见报道,本论文主要针对OsJAZ13及其与杂种优势的关系进行了研究。　　 本文根据相关序列对OsJAZ13克隆,共获得3个cDNA片段。序列分析表明其中cDNA OsdAZ13a为该基因的全长转录本,共501bp,编码蛋白由166个氨基酸组成,包括TIFY结构域和Jas结构域。cDNA OsJAZ13b为OsJAZ13a的剪切本,编码蛋白含有115个氨基酸,该剪切本缺失了209-361 bp,相应编码蛋白缺失了TIFY结构域。OsJAZ13c为另一类型的剪切本,编码蛋白由92个氨基酸组成,导致TIFY和Jas两个结构域均丧失,发生移码突变,终止密码子后移28 bp。　　 表达谱分析结果表明OsJAZ13仅在水稻叶、鞘、茎中表达,而在种子和根中不表达。同时还对其进行化学、物理因子诱导,实验表明OsJAZ13的表达受MeJA、ET、NaCl、低温、热击和机械伤害的瞬时诱导,而不受SA诱导,暗示OsJAZ13可能参与了JA与ET信号转导途径,而与SA信号转导途径无关。　　 进一步对超级杂交稻两优2186组合父本明恢86、母本SE21s、以及F1杂交种进行了MeJA和NaCl诱导处理,结果表明在两种处理后15 min F1杂种达到峰值,而双亲虽在15 min时已被诱导表达,但表达丰度在30 min时才到达峰值,峰值无明显变化。未经处理时OsJAZ13在F1杂种与亲本之问没有明显差异,结果表明F1杂种可以提早做出抗性反应。　　 转OsJAZ13a基因过表达研究发现,苗期至分蘖期转基因大部分株系表现出部分分蘖基部出现水浸状斑点,并不断扩大,直至整个分蘖基部,并导致分蘖萎蔫失绿最终死亡,残存分蘖可继续生长至结实。对转基因株系进行DAB染色显示H2O2含量显著上升,暗示发生了氧爆发;台盼蓝染色证实了细胞程序性死亡的存在。对转基因株系进行分子检测发现,JA/ET途径中响应超敏反应的marker基因OsPR4相对于野生型表达量显著上升。此外ET信号转导途径中的OsERF047表达量显著上升,上述结果表明该表型可能与JA/ET途径有关。对OsJAZ13a进行反义转基因研究未观察到明显表型,原因可能是由于该家族同工基因的功能互补所致。　　 对OsJAZ13a过表达植株及其分离出来纯隐性对照株进行表达谱研究。生物信息学分析表明在2145个差异表达基因中,上调基因占11％(242),下调基因占89%(1903),差异表达基因多个集中在JA与ET途径中,暗示着需要JA和ET途径中基因的协同调控。代谢途径分析发现差异表达基因在碳固定途径中最多,表明陔基因可能与作物产量有关。在类黄酮合成途径中分布次之,而类黄酮通过阻碍生长素的运输而抑制主根的发育,此结果与过表达OsJAZ13a植株根系对JA的不敏感性相印证。　　 为确立OsJAZ13在ET和JA信号转导途径中的位置,我们分析了过表达OsJAZ13a株系中的两个相关基因的表达水平,结果表明OsERF1和OsMYC2表达明显下降。酵母双杂交证实OsJAZ13a可与OsCOI1和OsMYC2互作。此外使用MeJA处理稳定转化OsJAZ13a-eYFP的水稻根系,发现核内YFP荧光信号消失,说明OsJAZ13a在MeJA处理后可被降解。暗示OsJAZ13可能具有和其在拟南芥中同源基因相似的功能。　　 亚细胞定位结果表明OsJAZ13定位于细胞核,这与其作为转录因子行使功能相一致。GUS染色的结果表明,OsJAZ13的启动子仅在叶、茎、鞘中表达,种子和根系中不表达,这与该基因的表达谱分析的结果是一致的。　　 综合以上分析,我们认为OsJAZ13位于ET和JA信号转导通路中,处于OsCOI1的下游和OsMYC2的上游。引起OsJAZ13a过表达株系死亡的原因可能是由于JA和ET信号转导通路中基因的表达的改变,引起植物受到外界刺激发生超敏反应过度剧烈,茎基部坏死营养供养中断而致死亡。OsJAZ13在杂种F1中对逆境能做出比双亲更灵敏快速的抗性反应,从而具有更强的抗逆性,暗示着该基因可能在水稻拮抗逆境的杂种优势中发挥作用。