PINOID（PID）作为丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶,已被证明在多种植物中通过催化生长素运输载体PIN蛋白的磷酸化并介导PIN载体的细胞定位,起着调控生长素运输的作用。本课题组前期的研究表明,低磷胁迫诱导水稻OsPID基因的表达,且低磷胁迫能导致水稻形态的重塑,包括分蘖的减少和根系的增长。因此,本研究以低磷形态重塑型水稻品种通粳981为材料,构建了 OsPID基因过表达株系。通过分析OsPID基因过表达与低磷胁迫对供试水稻形态性状、生理指标和相关基因表达的影响并结合对植物激素含量的测定,以探究和阐明OsPID基因过表达对水稻形态和生理性状的影响及在水稻低磷胁迫响应中的作用。并进一步通过生物信息学软件和酵母单杂交实验对OsPID基因的上游调控因子和基因进行了预测与筛选。主要研究结果如下:1、OsPID基因过表达和低磷对供试水稻形态与产量性状的影响研究结果表明,OsPID基因过表达和低磷胁迫均导致供试水稻分蘖数的显著减少,穗粒数显著降低,千粒重显著增高。表明,低磷胁迫导致水稻分蘖数、穗粒数和千粒重变化的部分原因与低磷诱导OsPID基因的表达相关。另外,OsPID基因过表达导致供试水稻根长有所缩短、株高增高,但低磷胁迫导致供试水稻根长显著增长、株高略有降低。表明,低磷胁迫下OsPID基因表达的诱导不是低磷导致供试水稻根长和株高变化的主要原因。2、OsPID基因过表达和低磷对供试水稻生理指标的影响OsPID基因过表达导致供试水稻地上部磷含量显著升高。表明,低磷胁迫下OsPID基因表达的诱导可促进低磷条件下水稻对介质中有限磷的吸收;OsPID基因过表达导致供试水稻叶片叶绿素含量显著升高。表明,低磷胁迫下OsPID基因表达的诱导有利于维持低磷条件下水稻叶片中叶绿素含量的稳定。以上显然也是水稻适应低磷胁迫的重要机制之一。3、OsPID基因过表达和低磷对供试水稻激素含量的影响OsPID基因过表达和低磷胁迫均导致供试水稻地上部独角金内酯含量的显著升高。表明,独角金内酯含量的升高是OsPID基因过表达和低磷胁迫抑制水稻分蘖的主要原因,且低磷胁迫下OsPID基因的表达诱导是低磷导致独角金内酯含量升高的原因之一。另外,低磷胁迫和OsPID过表达均导致供试水稻地下部乙烯含量降低,这可能是低磷胁迫导致水稻根系增长的原因之一。4、OsPID基因过表达和低磷对供试水稻性状调控相关基因表达的影响OsPID基因过表达和低磷胁迫均显著诱导供试水稻地上部D27、D10基因表达,促进独角金内酯的生物合成,进而导致供试水稻独角金内酯含量的升高,导致供试水稻分蘖数的减少。OsPID过表达和低磷胁迫均导致供试水稻地上部与独角金内酯信号转导相关基因FC1和D14表达水平的显著上调,但均导致OsMADS57基因表达水平的显著下调。这显然是OsPID过表达和低磷胁迫导致供试水稻分蘖数减少的重要原因之一。低磷胁迫导致LPA1基因表达水平显著上调,这可能也是低磷导致供试水稻分蘖数减少的原因之一。OsPID过表达抑制供试水稻MOC1基因的表达可能也和OsPID过表达导致分蘖数减少相关。OsPID过表达导致D1基因表达水平显著上调,这可能是OsPID过表达导致水稻株高增高的原因之一。OsPID过表达导致D2基因表达水平显著上调,这可能是OsPID过表达导致水稻千粒重增高的原因之一。5、OsPID基因上游调控因子研究对OsPID基因启动子区域序列顺式作用元件的预测和分析显示,OsPID基因启动子上游主要存在有与光反应有关的顺式作用元件和与生长素、茉莉酸甲酯、脱落酸这三类激素相关的顺式作用元件。通过酵母单杂初筛共筛选出了可能调控OsPID基因表达的上游调控基因18个,包括:OsHAP5C、SNAC1、ARP1、CP29、FER2、LTP1、OsAAE3、Oscyp71Z7、OsGAP1、OsPR1b、OsPsbR3、OsRcaII、OsRFP、OsWAK53、PsbP、PSBS1、RSOsPR10、OsTBP-2,其中,属于转录因子的基因有2个,即OsHAP5C和SNAC1。但这些结果还有待于用凝胶阻滞实验等进行进一步验证。