【摘 要】
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植物的固着属性决定了其在生长发育过程中,需要忍受复杂的环境胁迫条件。选择性剪接作为真核生物转录后调控基因表达的关键步骤,在植物生长发育和逆境响应过程中也起着极为重要的作用。本研究在前期研究基础上,从水稻品种日本晴中克隆了bHLH转录因子基因OsbHLH59的两个转录本（OsbHLH59.1 and OsbHLH59.2）,利用生物信息学技术对其结构和进化特性进行分析,并通过超表达和CRISPR/C
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（32060474）“OsDTRF1基因调控陆稻陆生适应性的分子和生理机制研究”；
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植物的固着属性决定了其在生长发育过程中,需要忍受复杂的环境胁迫条件。选择性剪接作为真核生物转录后调控基因表达的关键步骤,在植物生长发育和逆境响应过程中也起着极为重要的作用。本研究在前期研究基础上,从水稻品种日本晴中克隆了bHLH转录因子基因OsbHLH59的两个转录本（OsbHLH59.1 and OsbHLH59.2）,利用生物信息学技术对其结构和进化特性进行分析,并通过超表达和CRISPR/Cas9基因编辑技术对候选基因OsbHLH59进行了初步的功能验证,b59（敲除突变体）株系对干旱胁迫和缺铁胁迫表现极为敏感,OE59.1（Over-expression of OsbHLH59.1,OE59.1）株系表现出对干旱胁迫和缺铁胁迫的耐受性,并能在缺铁胁迫下缓解干旱胁迫对水稻植株的伤害,OE59.2株系对干旱胁迫表现出更强耐受性,但表现出对铁素的部分依赖性。OsbHLH59属于bHLH转录因子IVc亚家族,OsbHLH59.1与OsbHLH59.2无组织表达特异性,但存在表达分化现象,且响应各种环境压力和激素的模式不尽相同。OsbHLH59.1可以在所有组织中高表达,参与水稻全生育期的生长发育调控,在干旱和缺铁胁迫早期受到显著诱导,具有瞬时胁迫应答的特征;随着胁迫程度的加深,OsbHLH59.2显著受到诱导且持续高表达,以应对长时间的干旱胁迫。OsbHLH59.1和OsbHLH59.2蛋白均定位于细胞核内,都具有转录激活能力,能够激活干旱胁迫和缺铁胁迫相关基因的表达,并以同源和异源二聚体的形式互相拮抗以平衡生长发育和胁迫应答反应。通过转录组学初步解析OsbHLH59维持水稻植株生长发育和旱胁迫应答反应的分子调控机制,为理解水稻平衡生长发育和非生物胁迫应答的调控机制提供新的思路,同时也为水稻抗逆育种丰富基因资源。
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