表皮毛是一种形态多样且在不同植物体中行使多种功能的表皮附属物,在植物与环境如增强光的反射、调节叶片热量平衡,光量子辐射拦截、抵御病原菌侵袭等的相互交互中发挥着重要作用。目前对于表皮毛发育的起始及调控机制在双子叶植物中研究较为深入,且发现在不同的双子叶植物中具有相似的调控机制。而最近的研究表明,该调控机制在单子叶植物中并不适用。因此利用水稻研究其表皮毛形成及相关的调控机制对进一步剖析单子叶植物表皮毛的形成与调控以及单、双子叶植物表皮毛形成调控的差异具有重要的意义。本课题对先前精细定位在水稻6号染色体上与表皮毛相关的定位区间进行候选基因的生物信息学筛选与功能分析,旨在进一步确定调控表皮毛形成的目的基因,同时还对区间内的一个未知功能基因Os DUF6进行相关功能分析。具体研究结果如下:1、本实验利用籼稻75-1-127与93-11构建正、反交遗传学群体,对先前以75-1-127与明恢63为亲本构建的群体的精细定位结果进行验证并进一步确定定位区间。运用相关的生物信息学方法对该区间的7个预测基因进行分析,基于相关基因的功能注释、进化树以及表达水平分析,亲本材料相关基因间的序列比对以及综合生物信息学分析结果,初步确定将Loc＿Os06g44750和Loc＿Os06g44810作为可能的候选基因。2、为了进一步确定控制表皮毛性状的目的基因,本实验将两个候选基因分别构建了过表达载体、CRISPR/Cas9敲除载体、组织特异性表达载体和亚细胞定位载体并进行遗传转化,获得相应的转基因苗。结果表明,Loc＿Os06g44750为表皮毛形成和发育的调控基因,该基因表达的蛋白位于细胞核上,且在整个植物体中均有表达。3、在复杂的调控网络中,植物体表皮毛的发生是由多个基因共同参与的。为了探究表皮毛基因Os GL6如何调控水稻表皮毛的形成,本研究采用酵母双杂交技术初步筛选获得6个可能互作的蛋白,另外,通过Co-IP技术验证了Os GL6与Os WOX3B的互作关系。4、为了探究定位区间的另一表达水平高的候选基因Loc＿Os06g44810（Os DUF6）可能的功能,本研究同样对该基因进行表达模式分析以及酵母双杂交互作蛋白筛选分析。结果表明,Os DUF6表达的蛋白定位于细胞核和细胞质上,并在水稻不同部位都有表达,同时,酵母双杂交结果获得4个候选蛋白,初步推测其可能与非生物逆境胁迫相关,通过Co-IP技术验证了Os DUF6与ONAC78的互作关系。5、为了进一步验证OsDUF6能在胁迫反应中提高植物的抗旱性,本实验利用PEG-6000对过表达转基因植株进行干旱模拟分析,并对处理的不同时间段取样观察、基因表达情况分析以及ROS抗氧化剂各指标的测定分析,结果发现在20%PEG6000胁迫下,Os DUF6表达水平增强,ROS的清除能力增强,气孔开放度降低,并有显著的耐旱表型,这表明该基因具有抗旱性,是一种新的水稻抗旱基因。本课题研究结果不仅确定了Loc＿Os06g44750是一种控制水稻表皮毛发育的基因,同时,通过特异性酵母双杂交技术和免疫共沉淀技术获得了与之可能具有互作关联的蛋白,此外还找到了一个与胁迫相关的新基因Os DUF6,并验证了其耐旱的特性。这些研究结果为进一步揭示单子叶植物中表皮毛形成的调控机制以及非生物胁迫相关基因的挖掘都具有重要的意义,同时为后续相关的研究提供了重要的理论和实际依据。