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水稻(Oryza sativa L.)作为世界上最重要的粮食作物,是全球大约一半人口的主食。目前我国水稻主栽品种可以分为籼稻及粳稻两个亚种。籼粳亚种间杂种F1代蕴藏着巨大的杂种优势。籼粳杂交选育高产水稻新品种以及强配合力的杂交稻亲本是实现水稻高产育种的一个重要途径。因此,本研究利用蛋白质组学技术研究籼稻和粳稻之间蛋白的差异表达,进而探索水稻籼粳分化的分子机理。这不仅有助于阐明水稻的起源进化,而且可以为水稻籼粳亚种间杂种优势的利用提供理论参考和借鉴,具有重要的实践意义。本研究的主要内容和结果如下:(1)本研究采用二维电泳及质谱技术分析20个常规水稻品种(10个籼稻品种、10个粳稻品种)黄化苗的蛋白表达图谱,发现一个在籼稻品种中特异表达的蛋白,因此将该蛋白命名为籼稻特异蛋白(Indica Specific Protein,ISP)。质谱鉴定其是一个盐诱导蛋白(salt-induced protein,salT)。序列分析表明,ISP基因由两个外显子和一个内含子组成。(2)通过RACE技术获得了ISP基因的全长cDNA序列。经比较,日本晴(粳稻)和93-11(籼稻)的ISP基因及其上下游序列中共存在75个单核苷酸多态性(SNPs)和15个插入/缺失(InDels)。这说明该基因具有较快的进化速率,可能与水稻的籼粳分化有关。生物信息学分析表明,ISP蛋白是一个未知功能的蛋白。我们在玉米、高粱、小麦和菠萝中比对到其同源序列,系统发育分析结果表明,这些同源蛋白在进化中形成了两个进化分支。(3)组织表达分析表明ISP基因的表达具有时空性,该基因在黄化苗中表达量比绿化苗中高,由此我们推测光照能够抑制ISP基因的表达。此外,我们在烟草中对该蛋白进行亚细胞定位分析,其定位在叶绿体上。我们推测ISP蛋白可能参与光调控途径,但是其作用机制有待于进一步研究。(4)本研究构建了ISP基因的过表达和RNAi载体,转化日本晴获得转基因水稻。通过表型观察发现ISP基因的过表达转基因植株的叶片在成熟期能够一直保持绿色,而野生型和RNAi转基因植株的叶片则变黄枯萎。这表明ISP基因能够延缓水稻叶片的衰老,至于ISP基因是如何调控叶片衰老的尚需进一步研究。