中文摘要：

草酸氧化酶（OxO）降解草酸产生H2O2，前期的研究显示其在水稻萌发的胚、胚芽鞘和内外稃衰老及维管束转换区大量表达。本研究拟克隆干涉OsOxO的序列及OsOxO1，构建RNA干涉和过量表达载体，转化水稻、筛选能稳定遗传的转基因植株；观测调控OxO表达后对种子成熟和萌发、H2O2含量和ROS信号传导途径中主要基因表达、胚芽鞘和内外稃衰老及维管束转换区维管结构的影响，旨在了解OxO在水稻种子成熟和萌发过程中的作用及机理。在分子水平上了解种子成熟和萌发过程中的机理不仅可以阐明植物种子发育的机理，还有助于提高粮食产量。而内外稃是保护谷粒的主要屏障，也是向谷粒提供C源和N源的器官，其发育的好坏直接影响到谷粒的充实；胚芽鞘不但保护真叶，还能为其提供营养物质。本项目研究不但有助于了解OxO在水稻种子成熟和萌发过程中的作用及机理，还可为了解细胞衰老过程提供分子线索。因此，具有重要的理论与实际意义。

结论摘要：

草酸氧化酶（OxO）催化草酸氧化产生H2O2。在水稻基因组中，3号染色体上有4个基因编码OxO。本研究采用RNA干涉和过量表达技术调控了水稻中OsOxO的表达，分析了调控OsOxO表达对水稻种子萌发和发育及抗病性的影响，所得结果主要如下 构建了组成型过量表达载体pOX-OsOxO1、pOX-OsOxO2、pOX-OsOxO3、pOX-OsOxO4和干涉载体pYLRNAi-OsOxO，成功获得了OsOxO表达上调和下调的水稻转基因植株，其中过量表达植株中OxO活性显著提高，干涉植株内外稃中OxO的活性明显降低。 OsOxO1、OsOxO2、OsOxO3和OsOxO4对草酸的Km值分别为0.52，0.21，0.44和0.38 mmol/L。OsOxO1和OsOxO4的最适pH为4.0，OsOxO2的为3.5，OsOxO3的则为3-3.5。上述蛋白的热稳定性很高，对胃蛋白酶不敏感，但对SDS敏感。5 mmol/L的丙酮酸和草酰乙酸可强烈抑制其OxO活性，但6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖和1，6-二磷酸果糖可使其活性提高。各转基因株系与WT种子的发芽势和发芽率并无显著差异，说明OxO活性与水稻种子萌发无相关性。各株系内外稃中的草酸含量随着种子的发育逐渐提高，叶绿素含量则降低。扬花后20 d，干涉植株内外稃中的叶绿素含量、颖果干重与WT 皆无显著差异，但草酸含量却高于WT，细胞壁中木质素的交联度则下降；过量表达OsOxO1或过量表达OsOxO4株系内外稃中的叶绿素和草酸皆低于WT和干涉株系，过量表达OsOxO1株系颖果干重显著高于WT、干涉株系和过量表达OsOxO4株系，而结实率却显著低于WT。上述结果显示OxO可能通过催化草酸降解来参与内外稃衰老及细胞壁木质素的合成。接种M. oryzae后，过量表达株系叶瘟和穗瘟的病级数与WT无显著差异，而干涉株系穗瘟病级数却低于WT。稻瘟病敏感品种丽江新团黑谷内外稃中的OxO活性与中花11无显著差异。此外，调控OsOxO表达对水稻细菌性条斑病和白叶枯病的抗性也无明显影响。因此，OsOxO不能提高水稻对稻瘟病、细菌性条斑病和白叶枯病的抗性，其可能只是参与水稻对胁迫的反应。