土壤盐渍化是危害水稻(Oryza sativa L.)生长发育及产量的一个重要的环境因素。土壤中高浓度的盐分会使离子失衡、水分亏缺、氧化伤害,并导致生物大分子被破坏、生长迟缓、甚至植株死亡。植物中的类受体蛋白激酶(Receptor-like kinases,RLKs),是一类定位于细胞膜,由胞外结构域、跨膜结构域和胞内激酶域组成,通过胞外结构域感受外界环境胁迫信号,并通过胞内激酶域催化靶蛋白的磷酸化,启动相应的生理生化等适应性反应来降低或消除危害,因此RLKs在植物的逆境胁迫应答过程中发挥着重要的调控作用。植物中类受体胞质激酶(Receptor-like cytoplasmic kinases,RLCKs)是一类没有胞外结构域或跨膜结构域的蛋白激酶,属于RLKs超家族。目前的研究显示水稻中许多RLCK的表达受非生物胁迫的调节,但只有极少数的RLCK被报道参与非生物胁迫反应,并且其参与非生物胁迫反应的分子机制也并不十分清楚。本研究中,我们通过芯片筛选受盐诱导的部分水稻RLKs基因,并用实时荧光定量PCR验证,确定了6个受盐诱导的RLKs基因,并构建它们的过表达转基因水稻植株。通过盐胁迫处理筛选T2代过表达转基因幼苗的表型,鉴定到了一个正调控水稻盐胁迫的RLCK基因STRK1(salt tolerance receptor-like cytoplasmic kinase 1),并对其正调控水稻盐胁迫的分子机理进行了研究。论文的具体研究结果如下:(1)在幼苗期和生殖生长时期,过量表达STRK1增加了转基因植株对盐胁迫的耐受性,而STRK1干扰植株则对盐敏感。盐胁迫条件下,与野生型相比,过量表达STRK1降低了转基因幼苗的丙二醛(MDA)含量和相对电导率大小,表明在盐胁迫条件下STRK1能降低膜的氧化损伤。同时,盐胁迫处理下,STRK1转基因植株的有效穗与野生型的相比没有明显变化,但是STRK1过表达植株的小穗育性和产量比野生型的高,而STRK1干扰植株的小穗育性和产量比野生型的低,说明盐胁迫条件下STRK1的过表达改善了转基因水稻的产量。(2)STRK1属于RLCK,但是亚细胞定位显示STRK1定位于细胞膜,当把STRK1蛋白N端的3个半胱氨酸残基突变为丙氨酸时(STRK1-C5,10,14A-YFP),STRK1则定位于细胞质,说明STRK1可能被棕榈酰化修饰而锚定于细胞膜。与野生型相比,35S::STRK1-YFP的转基因植株增强了对盐胁迫的耐受性,而35S::STRK1-C5,10,14A-YFP的转基因植株的抗盐胁迫能力与野生型相比无明显变化,说明膜定位对STRK1传递盐信号是必需的。STRK1的表达能被Na Cl和H2O2处理所诱导。STRK1pro::GUS转基因植株的GUS染色结果发现,STRK1主要在幼根,叶脉,茎、4天的幼苗、叶鞘和幼穗中表达。(3)酵母双杂交和BiFC实验证明STRK1与水稻CATs家族蛋白(Cat A、Cat B和Cat C)能相互作用。β-半乳糖苷酶活性分析显示STRK1与Cat C的相互作用强于与Cat A和Cat B的。Pull-down和Co-IP实验进一步验证了STRK1与Cat C的相互作用。在体外STRK1能磷酸化Cat C,并激活Cat C的酶活性,并且STRK1磷酸化Cat C的加强依赖于STRK1被Na Cl的激活。同时Cat C的酶活性与与它的磷酸化程度呈正相关。(4)为了研究STRK1对水稻过氧化氢酶(CAT)活性的影响,我们检测了野生型和STRK1转基因植株CAT的酶活性及H2O2的含量。盐胁迫条件下,与野生型相比,STRK1的过表达能增加转基因植株中CAT酶活并降低H2O2的含量,而STRK1的干扰能降低转基因植株中CAT酶活并增加H2O2的含量。这些结果说明STRK1通过调节CAT的酶活进而调控H2O2的平衡来增强对盐胁迫的耐受性。(5)为了研究STRK1对氧化胁迫的影响,我们用MV处理野生型和转基因植株发现,在MV处理下,与野生型相比,STRK1的过表达能增强植株中CAT的酶活性,提高苗长和叶绿素含量,而干扰其表达则会使植株中CAT的酶活性减弱,苗长和叶绿素含量降低。另外,H2O2处理条件下,与野生型相比,STRK1的过表达降低了转基因植株对H2O2的积累,而STRK1的干扰则增加了转基因植株对H2O2的积累。这些结果说明STRK1通过增强ROS的清除能力而改善了水稻对氧化胁迫的耐受性。