干旱、高盐胁迫是影响植物的生长发育的主要原因。在遭受非生物胁迫威胁时,植物通过受体感知、转导胁迫信号,启动一系列抗逆相关基因的表达,最终缓解或抵御非生物胁迫对植物造成的伤害。其中,蛋白激酶作为上游信号途径的组分,往往如“开关”一样发挥着关键作用。通过感知外界环境胁迫信号,之后激活胞内不同的蛋白磷酸化途径,进而调控下游耐逆基因的转录表达,启动相应的耐逆生理生化过程,使其成为参与植物耐逆响应机制的重要组成部分。Genevestigator分析发现水稻LRR-RLK基因OsRK2受干旱和盐胁迫诱导上调表达,这暗示着OsRK2基因可能参与水稻的非生物胁迫响应过程。为了明确蛋白激酶基因OsRK2的生物学功能,开展了本课题研究。我们用RT-PCR、qRT-PCR检测了 OsRK2基因在逆境处理不同时间后的表达水平。结果显示,OsRK2显著受到盐和干旱胁迫的诱导表达。另外,干旱处理后,OsRK2pro::GUS染色显著加深。OsRK2的亚细胞定位分析表明其定位于细胞质膜上。当用盐、干旱分别处理OsRK2的敲除株系和拟南芥过表达株系,发现rk2敲除系的萌发率、根长、芽长等生长均受到抑制,其耐受性显著低于野生型,而拟南芥过表达株系则表现出对胁迫的耐受性增强。通过DAB、NBT、Evans Blue染色、失水率等生理生化数据统计也发现rk2突变体对干旱及盐更加敏感,这证明OsRK2基因可能正调控植物对逆境的反应。为了进一步探讨OsRK2在应对非生物胁迫中的作用机制,我们利用酵母系统对水稻cDNA文库进行筛选,得到一个锌指转录因子OsZF1,它属于Drought induced 19家族。并利用Y2H、Bi-FC实验证实了两者的相互作用。利用qRT-PCR检测OsZF1基因在逆境诱导下的确明显上调,推测OsRK2可能是通过对OsZF1的磷酸化修饰作用参与植物抗逆的。此外,我们同时对rk2突变体进行了转录组分析,发现许多干旱及盐胁迫相关基因显著变化,例如NF-YA8、ABCA5、OsSCP、OsRMC、OsNAC106、Salt、YUCCA6、OsHKTl 等等。在rk2敲除系中,这些基因表达水平显著低于野生型水稻。利用生物信息学对这些基因的启动子分析,发现NF-YA8、ABCB14、OsNAC106、Salt1、YUCCA6均含有OsZF1的结合位点TACAA/GT元件,下一步将用酵母单杂实验验证OsZF1是否直接调控这类基因的转录表达。解释了 OsRK2是通过与OsZF1的相互作用,调控下游逆境相关基因的表达,进而增强植物对非生物胁迫的耐受性。通过以上实验,本研究明确了蛋白激酶基因OsRK2在植物干旱、盐胁迫响应中发挥着重要作用,并且其作用可能是通过磷酸化OsZF1起作用。我们推测,在OsRK2的磷酸化修饰下,OsZF1的转录活性被激活,从而调控下游一些逆境响应基因的表达,使植物产生耐旱及耐盐性。该研究有望打通一条新的调控植物耐逆的信号通路。研究结果不仅有望丰富现有的理论体系,更是为培育水稻耐逆品种提供思路和策略,有重要的应用价值。