为了维持正常的生长发育,植物体内时刻都在进行氧化还原反应,包括光合作用、氧化代谢以及糖类、脂质和蛋白质的合成等。由于是固着生物,植物无法通过自身的移动避免外界伤害与胁迫,因此便进化出了由多种氧化还原电子对和氧化还原酶组成的复杂氧化还原网络来适应环境变化。活性氧(ROS)是氧化还原网络中首要的信号分子,细胞中ROS积累会造成氧化胁迫,破坏氧化还原稳态,从而影响细胞的正常生理功能甚至导致细胞死亡。因此,分离和鉴定氧化还原酶基因并研究其功能、探究其在氧化还原网络所处的地位具有重要意义。RGAP水稻数据库信息显示,OsOT基因编码一种氧化还原酶,包括4种可变剪接体OsOT.1-OsOT.4,在本实验中扩增出了新的一种可变剪接体,将其命名为OsOT.5。利用InterproScan在线工具对这5种可变剪接体编码的蛋白进行结构域预测,发现均包含一段 Non-haem dioxygenase N-terminal 区域、部分 2-OG Fe(Ⅱ)dioxygenase 结构域以及一段 IsopenicilinN synthase-like 结构域。本实验构建了OsOT.1 和OsOT.5两种可变剪接体的亚细胞定位载体,PEG介导的水稻原生质体瞬时转化实验显示,OsOT.1和OsOT.5两种蛋白分布在在原生质体细胞质中,在细胞核中可能也有分布。利用转基因技术获得了OsO 基因组织定位转基因植株,GUS染色结果表明OsOT基因仅在水稻一叶期的地上部分、幼胚、胚芽、茎和颖壳中有所表达,而且在不同发育时期的颖壳中表达量存在差异。基因芯片数据显示OsOT基因在水稻不同生长时期表达量均不高,在各组织器官中的表达量也较低,仅在胚芽鞘、胚以及茎间表达量较高,这与GUS染色结果较为一致,然而与OsOT基因的组织表达谱(qRT-PCR)存在差异。此外,还利用转基因技术获得了OsOT基因CRISPR/Cas9植株,以及OsOT.1超量表达植株。选取5株CRISPR/Cas9植株并对其中OsOT的突变情况进行分析,结果显示5株水稻中目的基因均发生突变,突变类型包括碱基的插入、置换和染色体片段缺失,造成了移码突变;在蛋白结构上造成的影响包括氨基酸的缺失和结构域的截短。对野生型水稻植株、OsOT1超量表达植株以及CRISPR/Cas9植株叶片中SOD、CAT和POD三种抗氧化酶的活性进行检测。总体而言,SOD、POD和CAT的活性在超量表达植株中与野生型植株并无明显差异,在CRISPR/Cas9植株中存在上调的情况,且上调水平存在个体差异性,说明OsOT基因的缺失,可能对水稻造成了一定程度的氧化胁迫,从而使抗氧化酶活性升高。选取相同水稻材料,对参与清除ROS的8种抗氧化酶同工酶基因表达水平进行qRT-PCR检测,结果发现OsAPX3在两种转基因植株中表达水平均低于野生型中的水平;OsAPX4在三种植株中表达水平无明显规律;OsCSD3在超量表达植株中的表达量低于野生型植株,但在不同的CRISPR/Cas9植株中表达存在差异;除了 OE-7植株,3种CAT同工酶基因在其余7株转基因植株中的表达量不变或低于野生型植株,且OsC4TA在Cas9植株中的表达水平下调程度低于超量表达植株;OsGPX1在除OE-7外的水稻中的表达水平均低于野生型植株,OsGPX4在3种植株中的表达无明显规律。综上所述,OsOT基因可以对水稻氧化还原稳态作用的维持起到一定作用,其表达可能存在时空特异性,具体机制仍有待于进一步的研究。