中文摘要：

干旱，冷害和盐害对生产造成重大损失。利用转基因技术提高作物的耐旱，盐和低温能力,具有重要理论与经济意义，而这项工作的关键在于对植物抗逆分子机理的认识及关键基因的克隆。我们在玉米中表达烟草丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）的三级激酶NPK1，激活了氧化应激信号链,显著提高了玉米的抗寒、旱能力(Shou et al.,PNAS,2004)。本研究将在水稻和玉米中对该基因进行超量和诱导性调控表达，研究不同表达水平下转基因植物的抗逆性差异。利用基因芯片技术分析该基因对下游基因的调控，搞清氧化应激信号链在作物抗逆上的调控机制及各级参与基因，确认并克隆这些与抗逆有密切关系的基因,探明氧化应激信号链各参与基因的结构和功能在作物物种间的保守性。本研究为探明作物抗逆的分子机理填补重要的信息空缺，研究成果将在各农作物抗逆分子育种上，有很大的应用前景。

结论摘要：

项目计划在水稻等农作物中对丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的三级激酶NPK1进行超量和诱导性调控表达，研究不同表达水平下转基因植物的抗逆性差异。同时分析该基因参与的逆境信号链的各级参与基因及其在物种间的进化关系。通过三年的研究，本项目按计划要求获得了相关的组成型和诱导型表达NPK1基因的转基因株系。结果表明，利用水稻RD29A基因启动子，培育的干旱诱导型表达NPK1的转基因植株，正常条件下生长发育正常，而在逆境条件下可受激活，因而具有良好的抗逆能力。同时研究还通过TILLING的方法，得到一批氧化应激链其他候选基因的突变遗传材料，并通过对这些材料的生理鉴定，对相关基因进行了初步的功能分析。本研究还对 水稻氧化应激信号链中重要成员- - 热激蛋白基因家族进行了结构、进化、聚类和表达分析，发现在粳稻和籼稻中均有27个OsHsf基因，可根据其蛋白结构，分为3类；但从进化上可以分为4个亚家族。数字表达和半定量表达分析发现OsHsfs家族有广泛的表达谱，推测可能存在一个H2O2依赖的调控途径。本研究共发表SCI论文2篇，投稿SCI论文1篇，产生发明专利四项，国际会议报告一篇，培养博士研究生二名。