水稻是世界上重要的粮食作物,也是单子叶植物研究的模式生物,其重要性不言而喻。然而随着人口的增加,人均可耕种土地面积越来越少,粮食问题日益严峻,生物和非生物胁迫对粮食作物造成的危害也日益严重。生物胁迫主要指各种病害,其中细菌条斑病(Bacterial Leaf Streak,BLS)是水稻生产的一个重要限制因素。用蛋白质组学的方法分析细菌条斑病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzicola,Xoc)侵染前后水稻叶片差异表达蛋白,对其中1个类受体激酶基因OsRLK进行深入研究,以期了解其在水稻与Xoc互作中的生物学功能。OsRLK基因编码一个胞质类受体激酶,是LRK10L-2亚家族成员之一。qRT-PCR分析结果表明OsRLK基因的表达受高盐和H202的诱导,另外ABA、SA和IAA等不同激素处理同样诱导其表达;OsRLK基因上游的1kb启动子区包含许多病原响应元件和其它非生物胁迫响应元件,这些表明OsRLK基因可能在响应生物和非生物胁迫的过程中都发挥作用。同源性比对结果显示OsRLK基因与抗性基因Lr10序列同源性较高;亚细胞定位分析显示OsRLK-GFP蛋白定位于细胞质;与防御蛋白有一致的亚细胞定位,暗示OsRLK参与水稻的抗病过程。接菌实验显示:OsRLK超量表达转基因植株对Xoc的抗性增强,为了研究该基因对Xoc的抗性机制,我们利用qRT-PCR对转基因植株进行基因表达谱分析,结果显示:抗性相关基因PAL1和PR5的表达被明显诱导;抗氧化相关基因Fe-SOD和SodCc2的表达也有所上升;此外转录因子基因WRKY77和WRKY13的表达也被诱导。ROS含量测定和染色表明:过量转基因植株的H2O2含量降低,DAB染色也证明了这一点;MDA含量也有所下降;以上结果显示过量转基因植株的抗氧化能力明显增强。同时对植株体内的CAT,SOD和POD活性进行了测定,过量表达OsRLK明显提高了植株的CAT,SOD和POD抗氧化酶活性,OsRLK-RNAi转基因植株则表现出相反的结果。综上所述:差异表达蛋白基因OsRLK在水稻和细菌性条斑病菌Xoc的互作中发挥重要作用,它们参与调控水稻对细菌性条斑病抗性,防御相关基因的诱导表达及对抗氧化系统的调节可能是提高水稻对Xoc抗性的主要机制之一,这为进一步理解Xoc侵染时复杂的水稻防御途径网络奠定了基础。非生物胁迫如:高盐、干旱、低温和高温等胁迫严重制约水稻生长发育和产量。因此,克隆水稻抗逆相关基因,阐明其抗逆机制,并应用于抗逆品种的培育,有着重要的理论和现实意义。干旱胁迫是最主要的影响因素之一。因此,探究耐旱机理,分离和克隆抗旱基因,对提高水稻的耐旱性具有重要的现实意义,这也是现代水稻育种工作的研究热点。本研究通过基因芯片和生物信息学分析,从水稻中分离了一个类受体激酶基因OsNRRB,它编码的蛋白质含有一个激酶结构域,一个U-box结构域。是RLCK-IXb亚家族基因成员之一。荧光定量PCR数据表明该基因在水稻各个组织和器官中均有表达,具有组织偏好表达的特性。该基因编码区上游1.5kbp启动子区存在许多非生物胁迫响应元件包括ABA、干旱和冷胁迫等响应元件,表明OsNRRB基因可能参与非生物胁迫;荧光定量PCR分析显示该基因的表达受高盐、干旱和H202的抑制表达。一些碳代谢相关元件、光响应元件和组织特异表达元件及其它一些元件,暗示OsNRRB基因可能参与水稻多种生物学过程。为了进一步研究OsNRRB的功能,构建了超量、抑制、亚细胞定位和组织定位表达体,通过农杆菌介导的遗传转化,得到转基因植株。选取超表达和抑制表达OsNRRB基因的转基因植株,用荧光定量PCR检测抗逆相关标签基因结果显示,OsP5CS,DREB2A,OsLea3和OsbZIP23在超量表达转基因植株中表达量高于野生型植株,而在抑制表达转基因植株中这些基因的表达变化不大;OsNCED4基因的表达被明显下调。对T1代转基因植株进行了抗旱性分析,结果显示:超量表达OsNRRB基因,增强了转基因水稻对干旱的抗性,抑制表达OsNRRB基因,对应的转基因水稻对干旱的敏感性增强,表明OsNRRB正调控水稻对干旱的抗性。综上所述,表明OsNRRB基因可能通过上调转录因子基因OsbZIP23和DREB2A,及功能蛋白基因OsP5CS和OsLea3的表达而调控了水稻对干旱的耐受性。