高温是限制粮食作物产量的主要非生物胁迫之一。当环境温度超过生长所需的最佳温度时会引起植物生理生化指标变化,如活性氧(reactive oxygen species,ROS)过量积累等,从而产生高温胁迫。过量的活性氧受活性氧清除系统的调节,以防止细胞被氧化损伤从而提高植物对高温的适应性。过氧化氢(hydrogen peroxide,H_2O_2)是活性氧中稳定性和活性较强的非自由基,因此被认为是参与细胞信号转导的主要活性氧。Enhanced disease susceptibility 1(EDS1)编码脂酶类蛋白,它在植物免疫调控网络中的作用已被阐明。目前已经对EDS1在植物抵抗病原菌和适应淹水胁迫方面的功能进行了研究,但EDS1是否参与其它非生物胁迫(如高温)适应的功能还有待研究。因此,本研究的目的是对OsEDS1参与调控水稻高温响应分子机理进行解析,丰富对于EDS1基因功能的认识。主要研究内容及结果如下:(1)oseds1突变体苗期水稻对高温的敏感性增加。高温诱导OsEDS1表达。oseds1突变体苗期表现出高温敏感的表型。E~(WT)互补材料可以恢复oseds1突变体的高温敏感表型。EDS1蛋白的N端和真核生物的脂肪酶具有同源性,OsEDS1蛋白第143位的丝氨酸残基被嵌入与真核脂肪酶催化三联体的GXSXG(X代表任何氨基酸)相似的基序中。E~(S143L)互补材料可以恢复oseds1突变体的高温敏感表型。以上结果说明OsEDS1全长基因突变导致oseds1突变体出现高温敏感表型,而OsEDS1中保守的S143氨基酸不参与其介导的耐热性。(2)高温处理导致oseds1突变体中过氧化氢酶活性降低、H_2O_2积累增加。野生型ZH11和oseds1突变体叶片的DAB染色显示高温诱导H_2O_2含量增加,oseds1突变体的H_2O_2的积累量明显高于野生型ZH11。定量分析结果显示高温促进oseds1突变体和野生型ZH11中H_2O_2的积累,且oseds1突变体中H_2O_2的含量显著高于野生型ZH11。E~(WT)互补材料、E~(S143L)互补材料中的H_2O_2含量与野生型ZH11相似,但显著低于oseds1突变体中的H_2O_2含量。过氧化氢酶活性测定表明,高温导致oseds1突变体中过氧化氢酶活性降低。E~(WT)互补材料、E~(S143L)互补材料的过氧化氢酶活性与野生型ZH11相似。以上结果说明OsEDS1突变降低了过氧化氢酶活性,导致细胞内H_2O_2过度积累,从而导致水稻对高温的耐受性降低。(3)OsEDS1与过氧化氢酶(catalase B/C,Os Cat B/C)互作参与调控细胞H_2O_2水平。高温诱导过氧化氢酶基因Os Cat A、Os Cat B、Os Cat C表达。在野生型EmpagliflozinZH11和oseds1突变体中过氧化氢酶基因Os Cat A/B/C的表达模式相近,表明OsEDS1可能不是通过调节过氧化氢酶基因的表达来影响过氧化氢酶活性的。通过酵母双杂交技术、pull-down实验、LCA实验、Bi FC实验证实OsEDS1与Os Cat B/Os Cat C可在体外、体内发生相互作用。oscatc突变体表现出高温敏感表型。同时,与野生型日本晴相比,oscatc突变体中H_2O_2含量增加,过氧化氢酶活性较低。蛋白降解实验表明OsEDS1可以增强Os Cat C的稳定性。酶活检测结果显示MBP-OsEDS1可以促进GST-Os Cat C的活性,也可以促进野生型ZH11和oseds1突变体中过氧化氢酶活性。以上结果表明,OsEDS1与Os Cat B/C相互作用提高了Os Cat B/C的稳定性进而促进了Os Cat B/C的过氧化氢酶活性参与调控细胞H_2O_2水平。(4)过表达OsEDS1提高了水稻耐热性。过表达株系OsEDS1-oe苗期高温处理结果显示,与野生型ZH11相比,OsEDS1-oe植株表现出较低的高温敏感表型。OsEDS1-oe材料中H_2O_2含量较低,但过氧化氢酶活性较高。在自然高温和人工高温条件下,野生型ZH11和OsEDS1-oe植株均保持绿色,oseds1突变体干枯死亡。与野生型ZH11相比,oseds1突变体在结实率、粒重和单株产量方面表现出缺陷表型,而OsEDS1-oe的结实率、粒重和单株产量都高于野生型ZH11。以上结果表明过表达OsEDS1降低了NSC 125973临床试验苗期水稻和生殖生长期水稻对高温胁迫的敏感性。以上结果表明OsEDS1是水稻耐受高温的正向调控因子,通过与过氧化氢酶互作增强过氧化氢酶的稳定性和清除逆境产生的过量H_2O_2的活influenza genetic heterogeneity性,减少细胞损伤,从而提高水稻耐热性。本研究有利于加深对OsEDS1基因功能及水稻耐热机制的了解,并为耐热水稻种质的筛选和创制提供参考。