水稻种子能否顺利萌发出苗直接关系到水稻生产是否获得丰收,研究水稻种子萌发性状对促进直播稻产业的进一步发展具有重要意义。课题组前期研究发现,玉米转录因子基因ZmMYB59在烟草中过表达后发挥负调控作用,降低了烟草种子的萌发率。本文在课题组前期研究基础上,首先研究了玉米ZmMYB59基因过表达T2代水稻种子的萌发性状及不同处理条件下的生理生化指标的变化。同时克隆了该基因在水稻中的同源基因OsMYBAS1,利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对OsMYBAS1基因进行定点突变,并对获得的T2代突变体水稻进行萌发性状及不同处理条件下的生理生化指标的研究。1.玉米ZmMYB59基因在水稻中的功能分析ZmMYB59基因过表达T2代水稻种子在0 cm和4 cm播深条件下发芽率、发芽指数、活力指数都低于野生型水稻。4 cm播深条件下以及GA₃处理4 cm播深条件下,生长14 d水稻幼苗的苗高、根长、中胚轴长以及中胚轴细胞长度和数目都显著低于野生型。4 cm播深条件下,生长14 d后的过表达水稻幼苗,Pro含量、CAT、SOD、APX酶活性均显著低于野生型,MDA含量高于野生型;GA₃处理4 cm播深条件下,生长14 d后的转基因水稻幼苗,Pro含量、SOD酶活性显著低于野生型,MDA含量显著高于野生型。综上,ZmMYB59基因的过表达可能在水稻种子萌发过程中起负调控作用,并与GA信号转导途径有关。2.OsMYBAS1基因的克隆与生物信息学分析从日本晴水稻中克隆OsMYBAS1基因,包含714 bp的编码区,编码237个氨基酸。OsMYBAS1属于R2R3-MYB类转录因子,预测为定位于细胞核上的亲水不稳定蛋白。同源性分析和进化树分析表明,OsMYBAS1蛋白及其在不同的物种中的同源蛋白具有较高的保守性,与ZmMYB59蛋白相似性为87%,在单双子叶植物间可能存在一定的分化。该基因启动子的顺式作用元件预测,发现许多与非生物胁迫、激素响应（GA等）及植物细胞形态等相关的作用元件。3.水稻中OsMYBAS1基因的功能分析构建pCAMBlA1300::MYBAS1sgRNA::Cas9植物表达载体,获得OsMYBAS1基因敲除水稻共21株,纯合突变体3株。OsMYBAS1基因敲除T2代水稻种子在0 cm和4 cm播深条件下及GA₃处理4 cm播深条件下发芽率都低于野生型。0 cm播深条件下生长14 d的突变体水稻幼苗苗高显著低于野生型;4 cm播深条件下,生长14 d的突变体水稻的苗高、根长、中胚轴长、胚芽鞘长都显著低于野生型;GA₃处理后4 cm播深条件下,生长14 d的突变体水稻幼苗的苗高、根长、中胚轴长以及中胚轴细胞长度和数目等指标都低于野生型。0 cm播深条件下生长14 d的突变体水稻幼苗,经48 h的1.5%NaCl/25%PEG处理后,Pro含量、CAT酶活性都显著高于野生型。综上结果表明,OsMYBAS1基因可能在水稻种子萌发过程中起正调控作用,并可能与GA信号转导途径有关,同时推测其参与了水稻幼苗的盐胁迫和干旱胁迫响应途径。