水稻抵抗非生物胁迫涉及复杂的调控网络,)ZIP转录因子在依赖于ABA的抗逆应答中起重要作用,分离和鉴定逆境应答相关的bZIP转录因子对于改良水稻抗逆性具有重要意义。本研究将一批抗逆相关bZIP转录因子在水稻中进行超量表达,然后对这些转基因水稻在逆境胁迫和激素(ABA)处理等条件下进行表型筛选,并深入研究候选基因的生物学功能,从而鉴定出一些可以提高水稻抗逆性而且参与ABA信号传导的基因,并对它们的分子机理有较深入的了解,为水稻抗逆育种提供了基础。主要结果如下：1、根据水稻逆境芯片选取22个逆境调节表达的bZIP转录因子作为候选基因,构建了超量表达载体,通过农杆菌介导遗传转化水稻中花11 (Oryza sativa L. ssp japonica)。对转基因株系进行了超量表达检测,并对超表达植株进行了ABA敏感性以及苗期和成株期的胁迫抗性筛选,获得了两个对ABA敏感性和抗旱性影响较为明显的候选基因ST1O(又名OsbZIP46)和ST14。本研究对这两个基因进行了进一步的功能分析。2、OsbZIP46的表达量在干旱、高温和氧化胁迫时上升,在冷胁迫时下降。OsbZIP46蛋白定位在细胞核中。OsbZIP46超表达增强植株对ABA的敏感性,但是抗旱性并没有增强。只有在外源ABA处理下,OsbZIP46才能激活靶基因RAB21的表达。OsbZIP46全长形式在酵母试验中并没有转录激活活性。通过系列缺失突变后发现OsbZIP46蛋白的D结构域缺失后表现出很强的转录激活活性。进一步构建了包含N端转录激活区域和C端DNA结合结构域,但是缺失中间D结构域的OsbZIP46组成型激活形式OsbZIP46CA1(OsbZIP46 constitutive active form 1),酵母实验发现OsbZIP46CAl具有很强的转录激活活性。OsbZIP46CAl超表达增强水稻对ABA的敏感性,抗旱性显著增强,失水速率降低,耐渗透胁迫能力增强。OsbZIP46CAl超表达(CA1-OE)和OsbZIP46全长形式超表达(FL-OE)中对转录组的表达调控有很大差异,CA1-OE相对FL-OE调控了更多基因的表达。很多跟逆境应答相关的基因在CA1-OE上调表达,而在FL-OE中没有差异或者下调表达。用酵母双杂交和双分子荧光互补实验验证OsbZIP46可以和水稻SnRK2类激酶OsSAPK2、6、9互作。体外磷酸化试验的结果显示OsbZIP46蛋白可以被OsSAPK2和OsSAPK6磷酸化。定点诱变产生的OsbZIP46模拟磷酸化形式OsbZIP46PA (OsbZIP46 phosphorylation active form)可以显著增强转录激活活性。2、ST14的表达量受ABA、干旱胁迫诱导表达,受冷胁迫抑制表达,ST14主要在叶片和穗中表达。ST14蛋白定位在细胞核中,且酵母试验结果显示全长形式ST14有转录激活活性,其转录激活结构域位于N端。超表达STl4增强水稻植株的ABA敏感性和抗旱性,降低水稻叶片失水速率。超表达ST14结合LEA类基因的启动子并激活它们的表达。超表达ST14抑制ABA分解代谢关键酶基因的表达,并使植株ABA含量升高。3、通过筛选酵母双杂交文库获得OsbZIP23 (本室已报道的水稻bZIP家族中一个介导ABA信号和抗旱性的重要转录因子)的一个互作蛋白BIP4 (OsbZIP23 interaction protein 4,编码unknown function protein)。通过双分子荧光互补实验验证酵母试验结果,并发现OsbZIP23通过D结构域和BIP4发生互作。原生质体瞬时表达试验表明BIP4和OsbZIP23共定位在细胞核中。BIP4受ABA和干旱胁迫诱导表达,但是相比OsbZIP23诱导幅度较小,诱导速度也较慢。BIP4超表达降低植株的ABA敏感性,而b勿4的两个等位突变体bip4-1和bip4-2增强植株的ABA敏感性和抗旱性。OsbZIP23靶基因的表达量在BIP4超表达中下降,在bip4突变体中上升。OsbZIP23的表达量在RNA水平不受BIP4超表达和突变体影响,而OsbZIP23蛋白水平在BIP4超表达中下降,在bip4突变体中上升。筛选酵母双杂交文库获得了BIP4的互作蛋白FIP1 (BIP-Four Interaction Protein 1,编码E3泛素连接酶)。fip1缺失突变体增强植株的ABA敏感性和抗旱性。结合BIP4和FIP1功能研究发现OsbZIP23的蛋白降解可能依赖于泛素/26S蛋白酶体通路。