水稻是全世界重要的粮食作物，也是重要的植物分子和基因功能研究的模式植物。低温是影响水稻生长和发育的主要抑制因素之一。提高水稻的抗冷性可以有效增加水稻种植面积和产量。本论文从水稻粳稻品种中花11中鉴定了一个caleosin家族的基因，命名为OsPXG1。研究结果表明OsPXG1基因在水稻冷胁迫响应中发挥着重要的作用，在水稻抗冷品种遗传改良方面可能具有重要应用价值。取得的主要结果如下:　　 1、根据已知caleosin蛋白序列，在水稻基因组数据库进行同源BLAST，共鉴定出水稻caleosin家族8个成员，命名为OsPXG1-OsPXG8。该家族成员共同含有三个保守的结构基序，分别是N端结合单个钙离子的EF-hand结构域，中间的跨膜疏水区域以及C端含有几个蛋白酶磷酸化位点的亲水区。分子进化树分析显示OsPXG1和OsPXG5与已报道有功能的拟南芥caleosin家族基因AtCLO3和AtCLO1同源性最高。　　 2、Real-Time PCR表达分析表明OsPXG1在根、茎、叶、剑叶和穗中均有表达，在根和穗中相对表达量较高，与水稻基因表达谱网站提供数据基本一致。生物信息学检索结果显示OsPXG1的表达可能受ABA和JA的调控，OsPXG1启动子序列含有多个与ABA、干旱、低温相关的顺式作用元件。激素和逆境胁迫处理下对OsPXG1的基因表达检测结果显示OsPXG1受ABA、JA、甘露醇、高盐、高温诱导表达，而低温抑制OsPXG1的表达。　　 3、OsPXG1蛋白跨膜预测显示其跨膜区位于第96-118位氨基酸之间。OsPXG1-GFP稳定转化拟南芥和OsPXG1-GFP瞬时转化水稻原生质体进行亚细胞定位，结果表明OsPXG1蛋白定位于细胞的油体中。　　 4、构建了OsPXG1过表达和反义抑制表达重组载体，通过农杆菌介导的水稻愈伤转化获得了OsPXG1过表达和敲减表达转基因水稻。对转基因植株进行了表达鉴定，结果显示过表达植株OsPXG1表达明显上升，敲减植株OsPXG1的表达下调，而在正常生长条件下，OsPXG1过表达和敲减表达转基因苗期无明显表型。大田生长转基因水稻株高、穗长、分蘖数、开花时间、主穗粒数和千粒重等农艺性状与野生型相比均无显著差异。　　 5、不同基因型水稻幼苗冷胁迫处理后发现，OsPXG1过表达比野生型水稻叶片萎蔫程度严重，冷处理一天的叶片离子渗漏率显著高于野生型。对冷处理水稻叶片光系统Ⅱ最大光能转换效率Fv/Fm连续四天的测定结果显示,冷处理第一天过表达Fv/Fm就低于野生型，后续几天的下降速率也明显快与野生型。恢复7天的存活率统计发现过表达水稻两条独立株系存活率仅为20.1％和35.7％，而野生型存活率高达68.7％。然而,OsPXG1反义抑制表达两条独立植株对冷胁迫均较不敏感，冷处理后叶片萎蔫程度较低，叶片离子渗漏率显著低于野生型，恢复生长后存活率比野生型高。　　 6、将OsPXG1转至大肠杆菌BL21中原核表达，在含IPTG诱导剂条件下，15℃培养的OsPXG1基因携带菌株生长严重受抑制。此结果进一步验证了水稻OsPXG1可能参与冷胁迫响应的调节。　　 7、对转基因水稻POX酶活性检测发现OsPXG1过表达植株POX酶活性显著高于野生型水稻，说明OsPXG1是水稻氧脂信号途径POX支路的关键酶。　　 8、芯片数据显示24小时冷处理后，OsPXG1过表达和野生型水稻之间有168个差异基因，这些重叠差异基因中5个基因是已报道过参与冷胁迫调节反应的基因，还有8个基因与脂质合成代谢相关。在野生型中受冷胁迫诱导上调表达的1558个基因中，18个基因同时在OsPXG1过表达中相对于野生型表达受抑制，其中的四个基因是ZIM家族成员，与JA信号途径中的重要调控因子JAZ蛋白同源，还有一基因是JA合成关键基因。　　 综上所述，OsPXG1是水稻caleosin家族成员之一，定位于油体，具有POX酶活性。其基因表达受多种激素和非生物胁迫调节，冷胁迫抑制OsPXG1的表达。OsPXG1过表达水稻对冷胁迫敏感，在细菌中也得到证实。然而，OsPXG1基因敲减水稻表现出耐冷性。这些结果表明OsPXG1在水稻冷胁迫过程中起着重要作用。其作用机理可能是通过调节膜脂组分或氧脂信号途径参与水稻冷胁迫调控。