【摘 要】
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土壤盐害是限制水稻生长发育及产量形成的一个重要因素,尽管目前已定位和克隆了很多耐盐性相关的QTL/基因,但是我们对水稻耐盐性调控的分子机制仍未清楚。前期我们通过CRISPR/Cas9方法创制了一系列水稻脂肪酸代谢相关基因敲除突变体,并对相关突变体的非生物逆境胁迫耐受性进行鉴定,发现其中一个水稻突变体Osst1（salt tolerant 1）表现出对盐胁迫耐受性增强的表型。本研究在此基础上对OsS
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土壤盐害是限制水稻生长发育及产量形成的一个重要因素,尽管目前已定位和克隆了很多耐盐性相关的QTL/基因,但是我们对水稻耐盐性调控的分子机制仍未清楚。前期我们通过CRISPR/Cas9方法创制了一系列水稻脂肪酸代谢相关基因敲除突变体,并对相关突变体的非生物逆境胁迫耐受性进行鉴定,发现其中一个水稻突变体Osst1（salt tolerant 1）表现出对盐胁迫耐受性增强的表型。本研究在此基础上对OsST1基因的功能和耐盐性调控分子机制进行初步探究,主要实验结果如下:（1）通过生物信息学分析可知,OsST1基因全长2355bp,包含4个外显子和3个内含子;该基因CDS序列长648bp,编码一个含215个氨基酸的脂肪酸合成酶,蛋白分子量为23.34KD。（2）qRT-PCR分析显示,OsST1基因在叶片、叶鞘等绿色组织中表达量最高,根、茎秆、幼穗等部位表达较低;同时,OsST1基因受盐、干旱、ABA胁迫诱导上调表达;亚细胞定位分析发现OsST1蛋白定位于叶绿体。（3）OsST1基因敲除影响水稻的株高和根长,通过对叶鞘内表皮细胞观察发现突变体细胞长和宽均大于野生型,且qRT-PCR分析显示突变体中部分细胞周期相关基因表达上调,说明OsST1基因功能缺失可能同时影响细胞扩张和增殖。（4）Osst1突变体对盐胁迫耐受性增加。水培幼苗和离体叶盐处理实验均显示Osst1突变体存活率较野生型显著提高,幼苗叶片H2O2和O2-积累量、相对电导率、MDA含量较野生型显著降低,脯氨酸含量以及APX、POD等抗氧化酶活性则显著提高,说明OsST1参与盐胁迫调控。（5）离子含量测定结果显示,Na Cl处理后Osst1突变体地上部Na+含量显著低于野生型,而地下部则积累较多的Na+,地上部K+积累情况则相反。说明OsST1功能缺失减少了盐处理下突变体地上部Na+的积累可能是其耐盐性提高的原因。（6）qRT-PCR分析显示,150m M Na Cl处理后,Osst1突变体中盐胁迫响应相关转录因子Os DREB1A、Os DREB2A、离子转运相关基因Os HKT1;1,以及抗氧化酶基因Os CATB和Os POD1上调表达,且均显著高于野生型水平。（7）Osst1突变体对ABA处理更敏感。5μM ABA处理对Osst1突变体株高和根长抑制显著高于野生型。同时,Osst1突变体中部分ABA通路相关的基因表达量高于野生型,说明OsST1可能参与水稻对ABA的响应。（8）通过对野生型和Atst1突变体土培和组培盐处理分析发现Atst1突变体的耐盐性增强,且突变体积累较少的ROS和MDA。盐处理后Atst1突变体中耐盐性相关基因表达量显著高于野生型。这些结果表明,拟南芥同源基因At ST1同样参与耐盐性调控。（9）构建含野生型OsST1和At ST1全长基因组片段的功能互补转基因载体,通过农杆菌介导方法已获得拟南芥At ST1基因互补转基因纯合株系以及T0代水稻OsST1基因互补转基因株系。通过对拟南芥互补转基因株系耐盐性鉴定发现,互补转基因株系对盐胁迫耐受性恢复到野生型水平,说明OsST1和At ST1基因功能具有保守性,可能作为负调控因子参与植株的耐盐性。
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