近年来随着工农业的发展，已有大量农田受到重金属镉（Cadmium， Cd）的污染，不仅对作物生长造成损害，也会通过食物链危害人体健康。因此如何降低稻米Cd含量以实现稻米食用安全迫在眉睫。植物类受体蛋白激酶（Receptor-like protein kinases, RLKs）是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，参与调节植物的发育、激素信号转导以及抗逆性反应。本文以 RLK过表达转基因水稻植株（OE）、RLK 的 RNAi 转基因水稻植株（Ri）及野生型水稻植株中花 11（ZH11）为材料，研究了 RLK（Os02g10100）在水稻响应Cd胁迫应答中的功能。主要研究结果如下： 1、RLK生物信息学和时序表达特性分析 生物信息学预测发现RLK是疏水性蛋白且定位于内质网和质膜上，存在2个跨膜结构域和信号肽；利用qRT-PCR方法对未经过Cd处理的野生型水稻植株中RLK的时序表达进行检测，发现在苗期、分蘖期及穗分化期，RLK主要在叶片中表达。抽穗期、灌浆期及成熟期，RLK主要在稻穗及节中表达。 2、RLK过表达转基因水稻植株与RLK的 RNAi转基因水稻植株对 Cd胁迫的响应 10μmol·L CdCl2处理水稻幼苗2周后，OE水稻植株与野生型水稻植株相比长势较好，而Ri水稻植株与野生型水稻植株相比更为敏感，长势较差，叶绿素破坏程度较大；叶片中MDA和H2O2上升量均是Ri水稻植株＞野生型水稻植株＞OE水稻植株；OE水稻植株中POD、CAT和SOD活性均有不同程度的增强，且 Ri 水稻植株中酶活性有显著性降低。说明 RLK 过表达可以增强抗氧化保护酶活性，减轻由Cd诱导产生的氧化胁迫，从而增强水稻对Cd的耐受性。 3、RLK 过表达转基因水稻植株与 RLK 的 RNAi 转基因水稻植株体内的Cd积累特征分析 Cd胁迫后，水稻根、茎、叶和亚细胞中Cd含量分布依次为Ri水稻植株＞野生型水稻植株＞OE水稻植株的顺序递减，根>茎>叶的顺序递减。根部Cd主要集中在细胞壁中，地上部主要集中在细胞壁和胞内可溶物中；对 RLK和 Cd积累转运相关基因的表达量检测发现，RLK过表达可以减少水稻体内Cd含量， OsNRAMP5、OsHMA2、OsHMA3、OsLCT1、OsLCD对Cd的积累转运都发挥了一定的作用。RLK可能通过调节Cd积累转运基因的表达从而影响水稻中Cd 的吸收和分布。 4、利用 iTRAQ技术筛选水稻植株中 RLK下游基因 以RLK的RNAi转基因和野生型水稻植株为材料，利用iTRAQ技术对Cd胁迫相关差异蛋白进行分析，共鉴定出289个差异表达蛋白。发现RLK可能在Cd 胁迫下通过调节水稻的基础代谢、应激反应和氧化还原状态来调控水稻耐Cd。利用qRT-PCR验证筛选出了可能为RLK下游调节基因的Peroxidase P7，推测其可能在RLK调节水稻Cd耐受性中起到重要作用，但需要进一步验证。
NETL
