水稻锌指蛋白ZFP182对OsDREBs基因的调控及其抗逆机理研究

水稻锌指蛋白基因ZFP182的表达受低温、高盐和干旱胁迫的诱导。ZFP182定位于细胞核内且具有转录激活功能，其过量表达提高了水稻的耐盐、耐冷和抗旱性。通过基因芯片和定量RT-PCR技术，我们发现ZFP182促进了水稻OsDREB1A, OsDREB1B和OsDREB1H基因的表达。本研究拟深入研究ZFP182对OsDREBs基因的调控及抗逆机理。通过凝胶电泳阻滞实验研究ZFP182与3个OsDREBs基因启动子的互作；利用水稻愈伤组织的瞬时表达研究技术，体内分析ZFP182对OsDREBs基因的表达调控；获得ZFP182的RNAi转基因植株，研究ZFP182是否对于OsDREBs基因的表达以及水稻的耐逆性是必须的；通过基因芯片技术鉴定非生物胁迫下通过ZFP182信号通路调节的下游基因；最后通过酵母双杂交技术鉴定与ZFP182互作的蛋白，进一步研究ZFP182参与的水稻非生物胁迫应答网络。

ZFP182是本实验室鉴定的胁迫相关水稻C2H2型锌指蛋白基因。ZFP182定位于细胞核内，并能够形成同源二聚体，具有转录激活能力。ZFP182在水稻中的过量表达能够提高转基因植株的耐盐、耐冷和抗旱性。非生物胁迫下ZFP182能够促进脯氨酸和可溶性糖的积累。基因芯片分析和水稻愈伤组织瞬时表达实验表明ZFP182能够调节多个抗逆相关的OsDREB基因的表达。ZFP182不能直接结合OsDREB基因的启动子序列，也不能结合双子叶植物锌指蛋白的目标序列EP2，但可以识别DBS元件。ZFP182基因启动子区域存在2个DRE-like元件，这些元件的突变可以导致脱水胁迫对ZFP182基因的诱导水平下降。这些结果表明ZFP182调节了OsDREB基因的表达，同时也受DREB/CBF类转录因子的调控。为了进一步研究ZFP182的功能，获得了ZFP182抑制表达的RNAi转基因水稻，但是 ZFP182表达水平的下降没有改变转基因植物的耐逆性，表明可能存在同源基因的功能冗余。通过共表达基因分析，发现另一个C2H2型锌指蛋白基因ZFP150的基因序列、表达模式都与ZFP182高度相似，可能与ZFP182功能冗余。ZFP150基因的过量表达提高了转基因水稻的耐逆性。基因芯片技术还鉴定了1个ZFP182下游基因OsCUT1，该基因编码编码3-酮酰辅酶A合酶，该酶是超长链脂肪酸（VLCFAs）碳链延长的限速酶，参与了蜡质的生物合成。过量表达OsCUT1基因的水稻转基因植株提高了耐旱性。以缺失C端8个氨基酸残基的ZFP182为诱饵蛋白，通过酵母双杂交实验鉴定了23个蛋白，其中4个为核糖体蛋白亚基。通过双分子荧光互补技术和Pull-down技术证实了ZFP182能够与一个泛素核糖体延伸蛋白(ZIURP1)互作。本项目揭示了水稻C2H2型锌指蛋白ZFP182与DREB类转录因子的关系，阐述了ZFP182同源基因ZFP150以及ZFP182下游调控基因OsCUT1的抗逆功能，分析了ZFP182的互作分子网络，对于ZFP182介导的水稻抗逆机制进行了系统的阐述和讨论。本项目发表标注SCI收录论文5篇，申报国家发明专利1项。