作物的生长发育、产量和品质极易受到非生物逆境胁迫(如盐、干旱、高温、低温等)的影响。水稻是重要的粮食作物之一,也是单子叶植物的模式植物。探索水稻非生物胁迫响应的分子机制,挖掘可增强作物非生物胁迫耐受性的有益基因,对实现作物稳产及保证粮食安全十分重要。本研究初步分析了水稻膜蛋白OsSRLP1以及SBP-box家族蛋白OsSPL2在非生物胁迫响应中的功能。主要研究结果如下:1.在前期工作中,在盐诱导芯片中发现了一个受盐胁迫强烈诱导的小分子膜蛋白基 OsSRLP1(Qryza sativa Salt Responsive Little Protein 1)。OsSRLP1 蛋白仅含有54个氨基酸残基,是一类RCI2/PMP3膜蛋白。OsSRLP1在水稻生长过程中呈现组成型表达,并且与发育过程密切相关。表达分析发现OsSRLP1受高温、干旱和盐的强烈诱导。在盐胁迫下,OsSRLP1的过表达水稻株系可以通过提高OsP5CS编码脯氨酸合成酶的基因表达量,提高游离脯氨酸的积累,从而减少胁迫对细胞的损伤。此外,OsSRLp1还可以通过维持离子平衡来缓解高盐胁迫下的离子毒害。OsSRLP1过表达转基因株系种子在外源ABA处理下,与野生型相比表现为ABA不敏感,说明OsSRLP1在盐胁迫下的调控机制不依赖于ABA。同时发现,OsSRLp1过表达转基因水稻株系与野生型相比,发生明显矮化并出现叶包穗等现象,导致过表达转基因水稻株系产量显著降低,且该表型与OsSRLP1在植株中的表达量呈相关性变化。综上,OsSRLP1是一个小分子膜蛋白,在水稻中可能通过调节离子稳态和积累游离脯氨酸来增强耐盐性。2.在干旱诱导的基因芯片数据中发现,水稻SBP-box转录因子家族成员OsSPL2受干旱胁迫的诱导,推测其参与干旱胁迫下的响应调节过程。OsSPL2在成株期水稻不同组织中呈现组成型表达。GUS组织染色发现其在幼穗、茎节及叶鞘等与生长发育相关的部位呈现高丰度表达。亚细胞定位分析表明OsSPL2-GFP融合蛋白主要定位于细胞核中。利用农杆菌介导的遗传转化方法,分别获得以粳稻品种中花11为背景的OsCSPL2Pro::GUS、OsSPL2过量表达、RNAi抑制表达及利用CRISPR/Cas9技术获得的定点编辑材料等4类转基因水稻植株。对OsSPL2 Pro::GUS转基因植株进行GUS组织化学染色,结果表明OsSPL2基因主要在叶鞘、成熟茎节、幼穗等与生长发育相关的组织中,呈现高丰度表达。与野生型(ZH11)相比,OsSPL2过表达水稻转基因株系株型分散,株高显著降低,粒长增长。OsSPL2全长蛋白在酵母细胞体内不具有转录抑制活性。利用双分子荧光素酶报告系统分析结果表明,OsSPL2蛋白在水稻原生质体体内也具有转录激活活性,是一个转录激活因子。