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水稻是世界上最重要的粮食作物，干旱、盐渍与病虫害等逆境严重制约了其生长发育，本研究关注的是水分胁迫与稻瘟病菌对水稻生长发育的影响，因此研究主要分为两部分。第一部分的工作主要是系统分析水稻中编码质膜水通道蛋白的OsPIP(Oryzasativaplasmamembraneintrinsicprotein)基因家族，研究该家族在水分胁迫下的表达模式；第二部分的工作是利用水稻全基因组寡核苷酸芯片筛选水稻中稻瘟病菌浸染条件下早期反应相关基因。
植物水通道蛋白(aquaporin)在植物体内形成水选择性运输通道，介导胞内或胞间的水分跨膜运输，参与植物体的逆境应答反应。本研究根据水稻全基因组序列与玉米中PIP家族信息，利用RT-PCR的方法克隆得到OsPIP全长基因，对它们进行了系统命名，这10个OsPIP分属于两个亚家族OsPIP1与OsPIP2，被命名为OsPIP1-1、OsPIP1-2、OsPIP1-3、OsPIP2-1、OsPIP2-2、OsPIP2-3、OsPIP2-4、OsPIP2-5、OsPIP2-6和OsPIP2-7。笔者推测了OsPIP基因编码蛋白的三级结构与磷酸化位点与汞敏感位点，分析了这些基因的ABA顺式调控元件与干旱顺式调控元件。
利用定量RT-PCR的方法，笔者检测了这10个OsPIP基因的相对表达丰度，根据在水稻幼苗中的绝对表达量的高低，将其分为5类。我们同时鉴定了4个器官特异性表达基因，OsPIP1-3、OsPIP2-2和OsPIP2-7仅仅在水稻幼苗的根中表达，OsPIP2-6仅仅在水稻幼苗的叶片中表达。
本研究系统检验了OsPIP在水分胁迫下的表达模式，包括干旱处理、盐分处理与外源ABA处理。在PEG6000作用下，整体来看，OsPIP基因在水稻幼苗叶片中的表达受到抑制，在水稻幼苗根中的表达受到诱导。在250mMNaCl的作用下，有些OsPIP基因在根中的所有时间点的相对表达趋势与其在叶片中对应时间点的相对表达趋势总是处于相反的状态，所有OsPIP基因的表达都受到NaCl的调节。在50μMABA的作用下，有些OsPIP基因在根中的所有时间点的相对表达趋势与其在叶片中对应时间点的相对表达趋势总是处于相反的状态，所有OsPIP基因的表达都受到ABA的调节，并且与OsPIP基因在NaCl作用下的表达模式非常相似。不同的OsPIP基因在同样的胁迫条件下可以具有相似的表达模式，同样的一个OsPIP基因也可以参与到不同的反应过程。转基因实验表明，OsPIP1-1与OsPIP2-2可以提高拟南芥对盐与对早的耐受性。
水稻稻瘟病菌是我国南北稻区危害最严重的水稻病害之一，笔者首次利用水稻全基因组芯片，以LTH普感水稻株系与中国近等基因系抗性水稻株系(F80-1、F124-1、F128-1、F129-1和F145-2)为材料，筛选水稻中的早期(受浸染1小时和3小时)抗性反应相关基因，共得到了308个受稻瘟病病菌侵染早期表达的水稻基因。通过基因芯片重复试验的相关性分析、芯片内部基因的重复性分析以及对其中随机选择的50个基因进行定量RT-PCR检测，验证了芯片数据结果稳定可靠。本文分析了这308个差异表达基因在染色体上的分布、相对表达量变化、不同处理时间差异表达基因在LTH感病株系与F145-2抗病株系中的分布情况，并且对差异表达基因进行了聚类分析，特别关注了差异表达的转录因子、受体和抗性相关基因在不同处理时间与不同株系中的分布。重点研究了其中7个水稻抗病植株所特有的早期反应基因在喷洒稻瘟病菌24小时内在抗性株系F145-2与感病株系LTH中的表达模式，这7个基因包括2个转录因子、1个真菌诱导表达基因、1个细胞壁降解基因、1个调节植物抗病反应信号的基因、1个类Xa21基因、1个编码钙调蛋白依赖的蛋白激酶的基因和1个调节细胞生长的转录因子，结果证实了这7个基因全部属于抗性相关的早期反应(5小时内)基因，其中6个基因仅在抗性品种中受诱导表达，另一个基因受浸染后在抗性品种中的表达要明显高于在敏感品种中的表达。本文还分析了其中4个基因在上述5个抗性品种和个敏感品种中的表达情况，发现类Xa21基因在F129-1与F145-2水稻叶片中的表达均受到到瘟病菌的早期诱导表达，而在F80-1、F124-1与F128-1以及普感品种LTH水稻叶片中的表达受稻瘟病菌的抑制，这表明该基因可能参与了小种特异性抗性反应。