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水稻是世界上最重要的农作物之一。作为一种对水分依赖性很强的作物,其产量和品质受水分状况影响很大。随着全球变暖日益严重,旱灾频繁发生,对全世界的水稻生产造成了重大影响。培育抗旱节水稻类新品种来提高水稻抗旱能力是应对旱灾的最有效途径之一。近年来,分子生物学技术的发展促进了水稻育种方式从传统的杂交育种发展到现在的杂交方法结合分子辅助育种,即通过克隆与抗旱性相关的基因并把这类基因用于转基因、基因编辑和分子标记辅助选择,配合杂交育种手段,从而加速了水稻抗旱育种的进程。这种方法依赖于分子标记的开发,同时更依赖于对抗旱相关基因或QTLs的认识。目前,克隆抗旱相关基因的方法有两种,一种是从自然界中已经存在的抗旱或对干旱敏感的水稻品种中克隆抗旱相关基因,另一种是通过人工诱变的方法创建突变体库,再从突变体库中筛选和克隆与干旱相关的基因。本研究团队前期利用Co60对对野生型巴西陆稻（IAPAR9）种子进行诱变,在大田中通过干旱胁迫处理筛选鉴定到一株干旱增强型突变体。经过在旱池中多年多点的抗旱性鉴定后确定该突变体具有稳定的抗旱性增强表型,并将其命名为idr1-1（increased drought resistance 1-1）。利用idr1-1与HD119创建的F2图位克隆群体对IDR1基因进行定位,结果表明idr1-1中LOCOs05g26890基因发生了一个碱基的缺失导致翻译提前终止。利用水稻基因组网站（http://rice.plantbiology.msu.edu/）查询发现LOCOs05g26890基因编码水稻G蛋白的α亚基,该基因与D1为同一个基因。由于前期研究对IDR1参与调控的水稻抗旱性的机理并不明确,因此本研究进一步通过分子生物学、遗传学、药理学等手段探究了idr1-1抗旱性增强的机理并获得了以下结论:（1）idr1突变显著增强了 IAPAR9的抗旱性。对IAPAR9和idr1-1的抗旱性表型鉴定结果显示,idr1突变导致植株抗旱性增强;在idr1-1背景下超表达IDR1后转基因植株抗旱性减弱。此外,qRT-PCR结果表明,干旱处理后IDR1基因的表达下调。以上结果表明,IDR1参与负调控IAPAR9抗旱功能。（2）IDR1通过调控多个信号通路特别是活性氧信号通路的基因表达来影响IAPAR9的抗旱性。通过分析idr1-1相关的转录组数据发现,IDR1突变导致POX22.3、GSTU类基因、钙调素结合蛋白相关基因的表达上调,ABI1、ABI2、ABI5以及SAPK1-SAPK9等基因表达下调,表明IDR1突变影响了 ROS、钙以及ABA信号转导通路。干旱处理后,与抗旱相关的多个基因如OsLG3、DST等表达上调,表明IDR1参与了干旱胁迫响应基因表达的调控。（3）IDR1是通过调控叶片厚度和细胞渗透作用而非根形态和气孔运动来影响植物抗旱性。根形态和气孔是影响植物抗旱性的重要因素。通过观察IAPAR9和idrl-1植株在干旱前后的根形态和气孔运动情况结果表明,二者在干旱前后的根形态和气孔运动情况并无显著差异。叶片厚度和细胞渗透调节是调控植物失水的另外两个重要因素。对IAPAR9和idrl-1植株叶片厚度的测量结果显示,idr1-1叶片厚度显著大于IAPAR9。通过测定干旱后IAPAR9和idr1-1植株内脯氨酸含量结果显示,idr1-1植株内的脯氨酸含量显著多于IAPAR9。以上结果表明,IDR1是通过调节植物叶片厚度和脯氨酸含量而非根形态和气孔运动来影响植物抗旱性。（4）IDR1通过影响植株活性氧清除能力来调控植物抗旱性。转录组数据显示idr1-1中一个与活性氧清除相关基因POX22.3的表达上调,检测POD酶的活性发现idr1-1中POD酶的活性高于IAPAR9。通过DAB和NBT染色发现idr1-1中积累的活性氧较少。利用植物活性氧产生诱导剂甲基紫精分别处理IAPAR9和idr1-1,结果也证明idr1-1体内积累活性氧较少,暗示其清除活性氧的能力比IAPAR9强。以上结论表明idr1突变增强了植株对活性氧的清除能力。（5）IDR1与TUD1互作共同调控水稻抗旱性。分别利用酵母双杂交和split-luc技术对IDR1和TUD1的互作关系进行研究,结果表明IDR1和TUD1在体内、外均存在物理上的相互作用。TUD1参与调控油菜素内酯信号的调控,而对idr1-1植株的生理研究结果显示,IDR1突变抑制了 IAPAR9对外源油菜素内酯的敏感性,表明IDR1也参与该信号的传递过程。通过对tud1进行抗旱性鉴定,结果表明,TUD1突变增强了植株对干旱的抗性。以上结果表明,IDR1与TUD1在同一信号途径中共同调控植物的抗旱性。综上所述,本研究通过遗传学、生理学、分子生物学及形态学等方法探索了 IDR1调控植物抗旱的分子机理,即IDR1通过调控植株体内渗透物质的合成及叶片厚度变化来减少水分散失,调控体内活性氧积累量的变化来减少干旱引起的活性氧积累对细胞的伤害,通过调控一系列与抗旱直接相关的基因的表达等机制来调控植物的抗旱性。