论文文献综述部分首先从植物发育的遗传控制方面介绍了一些植物形态发生基因及相关突变体的研究。通过一些具体的资料说明，植物的形态建成是由基因控制的，这些基因在特定的内环境和外环境的相互作用下，以一定的时间和空间顺序表达，其产物履行特定的生理生化功能，使得细胞得以分化，组织器官得以生长发育。发育过程中的基因表达模式及其调控机理与细胞、组织、器官的分化相结合的研究成为发育生物学领域研究的发展趋势。植物发育突变体的研究对于我们彻底弄清植物发育过程，深刻理解发育的遗传调控网络和分子机理具有重要意义。由于本文的实验研究中涉及一个在水稻极度分蘖突变体ext37中差异表达的、与植物RNase基因同源的基因RNase相关蛋白(OryzasativaRNase-relatedproteingene，OsRRP)，因此在文献综述的第2部分对植物RNase的研究进展作了简要的评述。 本论文研究的对象水稻RNase相关蛋白(OsRRP)基因是本实验室新发现的一个水稻基因。为认识该基因在植物生长发育过程中的作用，本文对该基因的结构、表达和功能作了研究，包括对OsRRP基因cDNA，5′URS，3′DS进行克隆和序列分析；通过Northern杂交分析OsRRP的时空表达特性；OsRRP基因的原核和真核表达，以及构建了OsRRP基因的基因沉默和过量表达转基因载体，并转化到水稻和烟草中，观察转基因植株的表现型变化。取得了如下结果： 1)以栽培稻品种粳籼89(JX-89)及其突变体ext37的8叶期植株的茎节部分为材料提取总RNA，以其为模板，通过RT-PCR得到全长的OsRRPcDNA，测序说明其编码区核苷酸组成在野生型和突变体之间有一个核苷酸的差异，但编码的蛋白质序列相同。运用生物信息学方法，由cDNA推导出的蛋白质OsRRP包含有252个氨基酸残基，分子量大小为27.7kDa，等电点(pI)为5.25。OsRRP序列N端有一段典型的真核生物的信号肽序列，存在一个跨膜域，预期该蛋白为胞内分泌型蛋白。用ExPASy的ScanProsite软件进行OsRRP蛋白特征的预测，发现其上具有N-糖基化位点，蛋白激酶C(PKC)磷酸化位点，N-豆蔻酰化位点，酪蛋白激酶Ⅱ(CK2)磷酸化位点和酰胺化位点。为了了解OsRRP的蛋白质结构特征，进行了OsRRP与来源于茄科、蔷薇科、玄参科、禾本科和藻类的S-RNase和S-likeRNase的氨基酸序列比较，发现OsRRP与它们的结构相似，都具有5个保守区段C1～C5；都含有8个完全保守的半胱氨酸残基；它与大麦的RSH1的氨基酸序列不仅同源性很高(43％)，而且位于C2和C3保守区的两个活性位点的组氨酸同时被替换掉，因此，OsRRP与RSH1很可能是单子叶植物特有的一类蛋白质。OsRRP的分子模型显示，具有7个α-螺旋(α1～α7)和8个β-折叠(β1～β8)及8个半胱氨酸残基组成的4个二硫键。三维结构显示OsRRP不具有形成RNase活性位点的条件，因而OsRRP可能也不具有RNase活性，也许另有功能。Southern杂交初步显示，该基因在水稻基因组中可能以单拷贝或少拷贝的形式存在。将OsRRP基因序列在GenBank数据库中的序列进行比较，发现水稻OsRRP基因位于水稻的第九号染色体上。 2)用31个同源蛋白构建的系统进化树表明，OsRRP蛋白属于植物T2/S-RNase家族。通过对水稻OsRRP的cDNA和基因组DNA的比较发现，水稻OsRRP基因具有3个内含子，据此，将其划入植物T2/S-RNase家族的第三类(ClassC)。 3)利用Northern杂交的方法研究了OsRRP基因在野生型水稻JX-89和突变体ext37植株不同器官和不同发育阶段的表达模式。Northern杂交的结果显示，OsRRP在野生型水稻八叶期茎、叶片和叶鞘中都有表达，而在孕穗期植株的茎节部位特异表达。实验结果还说明，在野生型JX-89和突变体ext37植株有不同的表达模式。 4)为了探讨OsRRP在野生型水稻JX-89和突变体ext37中差异表达的原因，根据水稻基因组数据库(RiceGD，http：//btn.genomics.org.cn：8080/rice/)选择与OsRRP高度同源的Contig2959序列设计引物，扩增和克隆来自JX-89和ext37的5′上游调节序列(5′URS)和3′下游序列(3′DS)。JX-89和ext37的5′URS区域有18个碱基的差异，3′DS区域有9个碱基的差异。并通过PlantCARE核酸序列分析软件分别对JX-89和ext37的5′端的序列进行调控元件的搜索，发现JX-89和ext37分别具有一些不同的调控元件。5′URS序列分析结果显示在全长约1600bp范围，共有7个类似TATA盒的基序，其中位于334位的TATAACA以及距离起始密码子较近的1003位和1537位的TATAAAT都是典型的植物启动子基序。此外，5′URS有许多短聚嘧啶段及其旁侧序列的AT丰富组成。分别对5′URS和3′DS进行了DNA二级结构折叠分析，发现由于碱基的变化造成了一部分区域二级结构的折叠构象变化。这种变化与该基因在水稻野生型和突变体的表达产生差异的关系有待进一步的研究。 5)将OsRRP基因的编码序列按正确读码框重组到含谷胱甘肽S转移酶(GST)融合标签的pGEX-4T-1表达载体中，转化大肠杆菌，获得了稳定表达GST-OsRRP融合蛋白的重组体。蛋白印迹分析表明插入表达载体pGEX-4T-1的OsRRPcDNA经IPTG诱导后获得稳定表达，融合蛋白分子量大约为51.7kDa。同时采用毕赤酵母表达系统对OsRRP进行表达，以获得可溶性蛋白。对含重组质粒的酵母培养物上清所做的RNase活性的初步分析表明，OsRRP蛋白可能不具有RNase活性，和结构分析结果一致。 6)构建了OsRRP的过量表达载体p13OESLR和RNA干涉的基因沉默载体p13USLR。通过冻融法导入到农杆菌中，转化水稻和烟草，获得了多株过量表达OsRRP的转基因水稻以及基因沉默和过量表达OsRRP的转基因烟草，并通过PCR及以OsRRPcDNA片段为探针对转基因植物所进行的Northern杂交验证。经初步的观察，OsRRP过量表达的转基因烟草在含磷的MS培养基和不含磷的MS培养基中初步显示根的生长受到抑制的现象。