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干旱、极端温度、病害以及日益严重的土地盐渍化等逆境造成农作物大量减产，研究植物抗性分子机理是提高植物对逆境适应性进而提高农作物的产量与品质的基础。植物在长期的进化过程中，形成了精细的代谢调节机制来协调自身的发育进程，以适应环境变化。Ca2+作为第二信使在植物生理活动中发挥着重要作用。外界刺激引起的植物相关生化生理反应大多数与钙信号转导有关。钙依赖型蛋白激酶（calcium-dependent protein kinase，CDPK）是钙信号转导的主要感受器与效应器之一。研究表明，CDPK与植物的生长发育、物质代谢及各种逆境生理过程的信号转导密切相关，但其作用的分子机理仍不十分清楚。 水稻(Oryza sativa L.)作为最重要的粮食作物之一，为世界上近一半人口提供每日所需的蛋白质和热量。我国水稻种植面积占全国粮食作物的四分之一，水稻的生产和相关产业关系着国计民生。虽然在水稻基因组中已鉴定出31个CDPKs基因，但目前仅有少数几个水稻CDPKs的功能得以阐明，而有关OsCPK9基因的功能还未见报道。前期研究工作发现，OsCPK9基因受干旱和稻瘟病侵染诱导，暗示OsCPK9在响应干旱和稻瘟病侵染过程中具有重要作用。本研究旨在探索水稻OsCPK9基因对干旱胁迫和稻瘟病侵染响应的的生理和分子机制。这将为培育具有抗性的水稻新品种提供理论依据。本研究首先分析了水稻模式品种日本晴（O.sativa L.cv Nipponbare）中OsCPK9基因与其它物种进化上的关系，并克隆了OsCPK9基因；在此基础上，进一步利用遗传学、生理学及生物化学和分子生物学的方法研究了OsCPK9响应干旱胁迫和稻瘟病侵染中的作用，主要研究结果如下： 1)利用RT-PCR技术获得了OsCPK9基因的全长cDNA序列，该基因的ORF为1725bp，编码一个由574个氨基酸残基组成的蛋白质。OsCPK9所编码蛋白具有CDPK家族蛋白所具有的典型保守结构域及活性区域。 2)器官差异表达分析表明，OsCPK9基因在营养器官叶和茎中表达量最高，在生殖器官花药、小穗中表达量较高，在根中表达量最低； OsCPK9基因的表达能够显著被渗透胁迫、盐和脱落酸（ABA）诱导。 3) PLANTCARE在线分析显示，OsCPK9基因启动子OsCPK9p序列含有多个与逆境和信号物质相关的顺式表达元件；将克隆到的2kbOsCPK9p取代pBI121中的CaMV35S启动子，构建成OsCPK9p与GUS的融合表达载体,用农杆菌介导的瞬时表达方法在烟草不同组织中进行瞬时表达发现，OsCPK9p启动子驱动的GUS基因在不同组织中都有不同程度的表达；另外，通过农杆菌渗入法将OsCPK9p::GUS导入烟草叶片，分析发现OsCPK9p驱动的GUS基因的表达受渗透胁迫和ABA处理上调。 4)过表达OsCPK9基因的转基因水稻可显著提高对干旱、渗透和脱水胁迫的耐受性，发现OsCPK9正调控对干旱的耐性是通过增加气孔关闭和渗透调节实现的；此外，过表达OsCPK9基因的转基因植株对脱落酸更加敏感，而OsCPK9基因干扰的转基因植株对脱落酸的敏感性则无明显变化。 5)采用实时定量RT-PCR技术分析了上述转基因植株在正常条件下、ABA和渗透胁迫处理后ABA/胁迫响应相关基因的表达发现，正常条件下与对照相比，OsNAC9在过表达OsCPK9的转基因植株中表达量较高，而OsCPK9基因干扰转基因植株中的表达量较低；OsLEA3、Rab21、OsRSUS和OsP5CS在过表达OsCPK9基因转基因植株中的表达有显著的上升。ABA处理后，Rab21、Osbzip66、OsNAC45和OsRSUS在过表达OsCPK9基因转基因植株中的表达显著上升，但在OsCPK9基因干扰转基因植株中的表达降低。Osbzip23、OsLEA3、OsP5CS、OsNAC9和Osbzip72在过表达OsCPK9基因转基因植株中的表达有显著上升。渗透胁迫处理下，除 OsNAC6和OsNAC45外，其它所有选择的基因在过表达转基因植株中均上调。这些结果表明OsCPK9可能参与了ABA信号的传导途径，通过调控胁迫相关基因的表达而增强植物对干旱胁迫的耐受性。 6)对转基因水稻植株成熟期小穗的分析结果表明，过表达OsCPK9基因的转基因水稻植株与对照相比，小穗育性和穗重显著提高，与此相反，OsCPK9基因干扰株系与对照相比，小穗育性出现了不同程度的下降。碘-碘化钾染色测定结果显示，过表达OsCPK9基因的转基因水稻植株与对照相比，具有较高的花粉染色率，而OsCPK9基因干扰株系与对照相比，具有较低的花粉染色率，推测OsCPK9可能通过影响淀粉累积提高花粉活力，进而增加水稻植株的小穗育性和穗重。 7)利用半定量 RT-PCR方法，分析了稻瘟病不同抗性材料在水杨酸（salicylic acid，SA）和稻瘟病接种下的OsCPK9基因和抗病防御相关基因的表达模式。结果表明，OsCPK9基因较早地响应稻瘟病病原菌的侵染，并可能参与了SA介导的抗病防御信号传导途径；此外还发现，过表达OsCPK9基因增强了水稻对稻瘟病的抗性，抑制OsCPK9基因的表达则会减弱其抗性。 8)构建了35S::OsCPK9-GFP、OsCPK9p::OsCPK9-GFP、OsCPK9组成型激活突变体和GFP的融合蛋白植物表达载体35S::oscpk9-GFP和OsCPK9p::oscpk9-GFP，将这些质粒和空载体对照转入到洋葱表皮细胞、烟草表皮细胞及水稻原生质体细胞当中，结果显示，OsCPK9-GFP融合蛋白定位在叶绿体中。组成型激活的突变体-GFP则定位在质膜和叶绿体上。 综上所述，OsCPK9通过调控ABA/胁迫和防御相关基因的表达来提高水稻对生物胁迫和非生物胁迫的耐受性；OsCPK9基因的过表达和干扰实验结果表明OsCPK9基因通过增强气孔关闭和调节渗透平衡提高对干旱胁迫的耐受性，通过提高成熟花粉活力增强小穗的育性和穗重。总之，OsCPK9作为正调控因子赋予水稻对干旱和稻瘟病的抗性、ABA的敏感性和小穗的育性。