1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
（1） 低温寒害是限制植物地理分布和植物产量的重要环境因素之一，使许多农作物生产受到严重危害，全球每年因低温冷害造成的农作物损失高达数千亿美元。水稻是世界上主要粮食作物之一，中国水稻栽培面积占粮食作物的 30%左右，而水稻产量却占粮食总产量的 40%以上，并且中国 60%以上的人口以稻米作为主食。然而种植区的稻作常会因受到低温冷害而减产甚至绝产，对农业生产和国民经济造成严重影响。寒害是限制黑龙江水稻高产稳产的主要环境因素之一。水稻从种子发芽到成熟的整个生长发育期间都存在低温冷害的可能，具体表现为种子发芽不良、生育延缓或受到抑制；减数分裂期和花粉形成期遇到低温容易引起不育、开花期的延迟和受精不良、结实率下降等。由此可见，水稻低温冷害分布广且危害水稻各生育时期。因此研究并提高水稻抗寒能力具有重要的理论意义和现实意义。
(2) 现有研究表明, ice1基因的cdna全长为2046 bp,包含长度为1485 bp的开放阅读框,可编码一种具bhlh结构的蛋白。在低温诱导条件下,可特异性结合于cbf3启动子区域的myc顺式作用元件上,激发其转录翻译。cbf3基因又与下游cor基因启动子上的crt/dre调控元件相互识别并特异性结合,使得cor基因表达上调,这三种基因串联成了一个级联放大反应,在植株的抗寒性方面发挥重要作用。
(3) 稻田中常混生着一种和栽培稻十分相似的杂草,从形态上看它们介于野生和栽培以及籼稻和粳稻之间,与栽培稻不易区别,只是出穗比栽培稻早,边成熟,边落粒,成为第二年田间的杂草,通常称之为杂草稻(oryza satival.),又名杂草型稻或杂草种系。不同地区的农民则依据其特殊的性征给予不同的称呼,如在我国海南岛农民称之为鬼禾,广东的徐闻、阳江等地称落鹤,东兴、合浦称野术、飞术,江苏的东海则称稳稻。杂草稻对环境具有很强的适应能力,有明显的抗病、抗旱、耐低温等优良抗逆性状,而且与水稻有较近的亲缘关系,可以作为优良的遗传资源丰富栽培稻品种日益狭窄的遗传基础,因此在水稻遗传改良中显示出很好的应用价值。
2. 研究的基本内容和问题
2.1 研究内容及目标
ice1 基因的 cdna 全长为 2046bp，其核心部分为长度为 1485bp 的开放式阅读框，它能够编码一个含有 494 个氨基酸的蛋白质，其分子量为 53.5kd。在其编码的蛋白质 c 末端，含有一个类似 myc的碱性螺旋-环-螺旋( bhlh )区域，且与其它 bhlh 转录因子上的 bhlh 区域具有极高的同源性。所以，ice1 基因所编码的蛋白质也是 bhlh 蛋白中的一种，在整个 bhlh 基因所编码的蛋白质家族中的编号为 bhlh116。chinnusamy等研究表明 ice1 基因是转录因子 cbf3 的一个正调节子，并且能在低温诱导中起重要作用，而 icei 基因在常温下是处于钝化状态的，只有在低温时才能特异地与 cbf3 的启动子相结合，诱导 cbf3 基因的表达。而后 cbf3 与到其下游目的基因启动子的 dre 元件相结合，进而诱导 cor 的表达，达到提高植株的抗寒性的目的；ice1 基因突变体在低温胁迫下抗寒性没有得到提高，而 ice1 基因的过量表达则不同，它可以调节 cbf 基因的表达从而达到显著提高植株的抗寒性的目的。相关研究表明，ice1 基因表达的缺陷导致大约 50%的低温诱导基因不能在低温下正常被激活并发挥作用，在这些低温诱导基因中三分之二属于转录因子，在这些转录因子的启动子结合位点上，九个具有ice1 结合元件，五个具有 cbf 结合元件，这表明 ice1 在低温胁迫下调控植株抗寒性的一系列反应中起重要作用，是低温表达调控的关键因子之一，ice1-cbf-cor 也是低温信号转导途径中的一个重要环节
本研究以杂草稻为实验对象，希望对不同种群杂草稻的ice1基因的表达量进行检测，并根据冷害指数对相应种群杂草稻的抗寒性进行比较评价，比对得出ice1基因表达与耐低温性能之间的联系，以期最终能对改良水稻耐低温性能起到指导作用。
3. 研究的方法与方案
3.1 研究方法
(1)杂草稻总rna提取及mrna纯化
釆用 rnaiso reagent (takara code:d312)提取叶片总 rna; 0ligotex-dt30(super) mrna purificationkit (takara code: d9086)分离纯化 mrna。
4. 研究创新点
特色及创新之处
本实验采用分子生物学与植物生理学交叉运用方法，能叫全面客观的分析杂草稻ICE1基因功能与植株耐低温水平评价。
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展
2014年5月份完成
