质体转化技术具有独特的优越性和广阔的应用前景,遗憾的是到目前为止,水稻的质体转化技术仍不成熟,其中一个重要的原因就是缺少一个有效的筛选系统,这已经成为水稻质体转化发展的重要技术问题之一。D-氨基酸筛选体系,利用的是D-氨基酸,其具有普遍可用、价格便宜、且对动物和微生物相对无毒等多种优越性。基于此原因,本研究将人工合成的来自Escherichia coli的dsdA基因与来自Schizosaccharomyces pombe的daol基因,在以水稻核转化技术以及烟草叶绿体转化技术为手段的研究基础上,以水稻愈伤组织和烟草叶片作为转化目标组织,分别通过农杆菌侵染和基因枪转化将dsdA与daol整合到水稻核基因组以及烟草叶绿体基因组中,利用现代分子生物学及遗传学手段检测分析转化植株,鉴定dsdA与dao1作为新型筛选标记基因的可行性,为优化、完善水稻的质体同质化转化系统奠定基础。主要结果如下：1、在本室成功建立了烟草叶绿体转化体系,获得定点整合到烟草叶绿体中,并达到同质化的烟草质体转化植株。2、构建了载体pZF75-dsdA、pZF75-daol,并利用基因枪转化技术,以烟草叶片为转化目标组织,通过初代,一代,二代筛选,有待后期获得同质化植株。3、通过对D-氨基酸与烟草叶片抑制致死浓度的测试,确定了D-Ala对烟草叶片的最适筛选浓度是5mM, D-Ser的最佳筛选浓度为30 mM。4、利用农杆菌介导的遗传转化,将dsdA与daol整合到水稻核基因组。对转化株进行分子生物学检测表明,目的基因整合到了水稻核基因组中,其中获得转化dsdA的单拷贝植株7个,转化daol的单拷贝植株6个。通过对单拷贝转基因家系表达量检测及To代种子萌发测验发现,daol基因在2个(编号6,7)转基因家系中表达量显著,T0代种子在含D-A1a的培养基上,具有明显抗性。dsdA基因在所有的转基因家系中表达量相对偏低,在含D-Ser的培养基上,To代种子有一定抗性。RNA编辑是一种转录后修饰和加工过程,使转录产物不能忠实地反映模板DNA的一级序列,并产生多态性的基因表达产物。高等植物叶绿体RNA编辑主要为C-U的转变,编辑效率不但具有位点特异性,同时具有组织和发育阶段特异性。因此,RNA编辑是叶绿体基因转录后表达调控的重要方式之一,与植物的生长发育有着密切关系。相对于水稻核基因大规模功能基因组和系统的全生育期表达谱的研究,对于水稻质体基因组的表达调控方面的研究则相对滞后。本研究利用水稻品种中花11(ZH11)的全生育期中的19个组织,根据前人报道的水稻叶绿体中RNA编辑的位点,通过RT-PCR结合测序,分析水稻质体RNA编辑的动态规律。该工作将为水稻叶绿体基因表达调控提供大量研究数据,为以后深入分析研究RNA编辑的顺式作用元件和反式作用因子的作用机制,系统剖析水稻质体RNA编辑的调控机理奠定基础。获得的主要结果如下：1、通过将水稻质体中的RNA编辑位点与玉米和烟草的比较,发现亲缘关系愈近的物种,它们相同的编辑位点就愈多。2、本研究通过测定ZH11全生育期的19个材料共456个RNA编辑位点,发现编辑具有位点特异性。利用直接测序法计算RNA编辑位点在所有组织中的编辑效率,结果显示,在不同的组织中编辑效率呈动态变化。3、利用直接测序法计算RNA编辑位点在所有组织中的编辑效率,结果显示,编辑效率不仅具有位点特异性,而且具有组织和发育阶段的特异性。例如在胚根中大部分的编辑位点编辑效率都比其他组织要低,尤其是ndhB、ndhD与ndhF这3个基因的编辑效率更低。4、通过分析编辑效率对环境因子(激素,光照)的响应,结果显示,激素对RNA编辑效率的影响不明显,然而暗胁迫影响编辑位点的编辑效率,但是在不同的组织中,对不同的基因以及基因的不同位点的编辑效率的影响也是有差别的。5、通过分析光合作用相关基因(atpA,ndhA、ndhB、ndhF、ndhG,ycf3)的编辑效率发现,atpA基因在各个组织中编辑效率均很高在80%以上,且变化幅度不大。ycf3基因在各个组织中都为完全编辑。NADH脱氢酶类基因在各组织中的编辑效率呈动态变化。至于编辑效率与光合作用是否有关还需要更深的研究。