水稻是重要的农作物和模式单子叶植物。阐明水稻对低温的响应和抗逆。的分子机理对于通过遗传育种或转基因手段获得高抗逆性的水稻品种有着重要的意义。在拟南芥对低温的应答过程中，CBF/DREB1转录因子起着重要的作用，它们通过与顺式调控元件DRE/CRT结合，激活冷响应基因的表达。在CBF/DREB1转录因子的上游存在着一个bHLH类转录因子ICE1，它可与CBF/DREB1基因启动子区的MYC调控元件结合，调控着CBF/DREB1基因的表达。近来，人们从水稻中鉴定出了系列的CBF/DREB1同源基因，如OsDREB1A和OsDREB2A，它们的表达可被低温诱导，它们在拟南芥和水稻中超表达都增强了冷响应基因的表达，提高了转基因植物的抗冷/冻性，这表明CBF/DREB1低温调控途径在单子叶植物水稻中是保守的。然而，到目前我们还不清楚在水稻中是否也存在一个类似于ICE1的上游调控因子来控制OsDREB1类基因对低温的响应。　　 本研究根据拟南芥中已知的低温应答调控因子ICE1的蛋白序列，通过同源比对在水稻基因数据库中找到了两个与之同源性较高的基因OsbHLH1和OsbHLH2，并通过RT-PCR从东乡野生稻中扩增出这两个基因的cDNA序列。然后，把这两个序列构建到植物表达载体中分别转化拟南芥和栽培稻。对得到的拟南芥转基因株系的抗冻性和抗盐性研究表明，其中一个基因(OsbHLH1)的超表达株系的抗冻性和抗盐性比野生型有显著提高。对转基因植物中CBF及部分冷响应基因在正常生长温度以及在低温诱导过程中的转录水平分析表明，OsbHLH1的超表达并没有影响ICE1调控途径冷响应基因的表达，说明OsbHLH1并非通过ICE1的调控途径来提高转基因植物的抗逆性。　　 对启动子的表达模式分析表明，OsbHLH1的表达具有很强的组织特异性，集中于根、茎、叶输导组织中的韧皮部表达。对低钾条件下OsbHLH1超表达拟南芥的表型研究结果表明，转基因拟南芥对低钾胁迫有一定的耐受性。说明该基因功能可能与植物钾营养有一定的关系。　　 对不同钾水平条件下OsbHLH1转基因水稻的表型研究结果表明在正常钾(1mMK)或低钾(100uM K)条件下，超表达株系表现为根系伸长被促进，而反义株系表现为根系伸长被抑制。对转基因水稻在低钾条件下的抗盐性进行分析结果表明，在40mM NaCl盐胁迫条件下，反义转基因植株冠部的受盐害症状明显重NT植株。对植株在盐胁迫条件下的根系表型研究表明，在两种盐胁迫条件下，反义植株的不定根数都显著的低于NT植株。　　 对OsbHLH1转基因水稻中的钾含量测定结果表明，在正常钾水平条件下，反义转基因水稻根中的钾含量比NT植株显著降低，而地上部的钾含量则没有显著变化。在低钾条件下，超表达株系地上部的钾含量比NT植株显著降低，根部的钾含量比NT植株显著升高。而反义株系的表现则与之相反。在低钾盐胁迫条件下，超表达植株地上部的钾含量比NT植株显著升高，根部钾含量比NT。植株显著降低；反义植株的地上部和根部的钾含量都比NT植株有所降低。在测定钾含量的同时，我们对植株中的钠离子的含量进行测定，结果表明，在所有处理条件下，各植株地上部和根部的钠离子含量没有明显差别。　　 对OsbHLH1蛋白的亚细胞定位研究结果表明，该蛋白主要定位于细胞核和质膜中。酵母自激活实验结果表明，该蛋白具有转录激活活性。这些结果表明，OsbHLH1蛋白可能作为一个转录因子发挥功能。　　 对LKS1同源基因OsCIPK23转基因水稻中OsbHLH1的表达水平分析表明，在OsCIPK23的超表达水稻中OsbHLH1的表达水平比NT植株显著提高，说明，OsbHLH1在转录水平受OsCIPK23的正调控。对OsbHLH1转基因水稻中的编码钾离子通道基因OsAKT1和抗盐决定基因SKC1的表达水平分析表明，OsbHLH1转基因未影响这两个基因的表达。　　 综合以上结果：水稻基因OsbHLH1编码一个bHLH类的转录因子，它在韧皮部特异表达，通过调控钾离子在韧皮部的运输，调节钾离子在植株地上部和根部的分配。另外，OsbHLH1在植物的抗冻和抗盐中有重要功能。