SOAR1在调控植物抗逆境胁迫及生长发育中的应用

马丽敏

清华大学/现代农业

PPR（pentatricopeptide repeats）基因家族是在植物中发现的最大家族之一，PPR蛋白在细胞内主要分布在线粒体、叶绿体或其他亚细胞结构内，研究发现PPR蛋白参与细胞器mRNA的加工过程，包括剪切、剪接、稳定、RNA编辑以及蛋白质翻译起始和核糖体组装等，在植物生长发育中具有重要的调节功能。在拟南芥中已鉴定出超过450个PPR家族成员，在其他陆生植物中的PPR家族成员数目更多，而在水生植物、微生物以及动物中，PPR家族成员数量则相对较少。

在陆生植物中，不同种属来源的PPR蛋白具有高度的序列同一性，并且极少出现基因缺失或重复等现象。PPR基因的单基因突变即可引起严重的突变体表型，说明PPR蛋白在植物生长发育中具有重要功能。目前，已通过实验验证了PPR40、ABO5、SLG1、PGN与AHG11等一些PPR蛋白的功能，而其他更多PPR蛋白的功能尚未揭示。

SOAR1基因是PPR家族中的重要一员。本项目在SOAR1转基因植物抗盐胁迫分析实验中，验证了在盐胁迫条件下，SOAR1转基因株系相比于野生型植株的种子萌发几乎不受影响、幼苗生长以及主根生长受到的抑制较弱，表现出较高的抗盐性。在SOAR1转基因植物抗旱分析中，验证了在甘露醇胁迫条件下，SOAR1转基因株系相比于野生型植株的种子萌发几乎不受影响、幼苗生长以及主根生长受到的抑制较弱，表现出较高的抗旱性。在SOAR1转基因植物抗低温分析实验中，验证了SOAR1转基因株系相比与野生型植株受到的低温伤害比较微弱，幼苗基本没有白化死亡，植株存活率较高，并且电解质渗透率更低，表现出较高的抗低温性。

本项目在SOAR1转基因植物对ABA耐受性分析实验中，验证了SOAR1转基因株系相比于野生型植株对ABA表现出较高的耐受性，且主根生长基本不受影响。在SOAR1转基因植物生长发育情况鉴定实验中，验证了SOAR1过表达转基因植株相比于野生型植株，表现出种子萌发速率加快、子叶叶片张角变大、幼苗下胚轴缩短，营养生长时间延长，开花的起始时间延迟、莲座叶片数显著增加等特性。

CRK5在调控植物茎叶生长和抗旱性中的应用

马丽敏

清华大学/现代农业

脱落酸（Abscisic Acid，ABA）是最重要的五大植物激素之一，具有促进种子成熟和休眠过程、促进种子成熟过程中贮藏蛋白的积累、抑制种子萌发和幼苗生长、抑制主根发育、促进侧根发育以及促进叶片衰老和脱落等生理作用。在植物体内，ABA信号转导网络是极其复杂的，但是植物对ABA的响应起始于受体对ABA信号的感知。

类受体蛋白激酶RLKs（Receptor-like kinases）家族是植物中最大的一类膜受体蛋白家族，其广泛参与到植物的生长发育和对环境胁迫的响应过程，例如：调控根与茎的生长、细胞的分化、植物育性、抗病过程以及激素信号转导等生理过程。CRKs（Cysteine-richreceptor-like protein kinases）蛋白激酶是RLKs家族中的一个亚家族，在拟南芥中共有46个成员。

本项目通过实验验证，CRK5转基因植株相对于野生型植株，在ABA抑制的子叶转绿方面更加敏感，表现出ABA超敏表型。因此，在农业生产中，CRK5基因及其蛋白有望应用于抑制农作物、园艺植物或果树的茎叶徒长，从而起到保持养分的作用。更进一步的，CRK5转基因植株相对于野生型植株，在ABA促进气孔关闭和ABA抑制气孔开放过程中，气孔关闭的程度均高于野生型株系，表现出对ABA超敏的表型。在干旱实验组中，CRK5转基因植株相对于野生型植株对干旱胁迫的敏感性降低、抗旱性增强。