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为探究分子伴侣蛋白 FKBP12 在水稻耐旱中的作用，研究人员利用 T-DNA 插入突变体（fkbp12）和过表达株系，发现 fkbp12 突变体耐旱性显著增强，过表达株系则更敏感，还揭示其与 ABA、ROS 通路相关，为耐旱育种提供新方向。
水稻作为全球淡水资源消耗大户，正面临气候变化导致的干旱挑战。干旱会使水稻生长受阻、产量下降，而传统耐旱育种进展缓慢，因此挖掘新的耐旱相关基因至关重要。杭州师范大学生命与环境科学学院的研究人员开展了 FKBP12 蛋白在水稻耐旱机制中的研究，相关成果发表在《Rice》。
研究人员主要运用了 qRT-PCR 技术检测基因表达水平，通过构建 T-DNA 插入突变体（fkbp12）和 FKBP12 过表达转基因株系，结合 PEG6000、甘露醇等模拟干旱胁迫处理，以及 DAB、NBT 染色观察活性氧（ROS）积累情况，同时测定了脯氨酸、可溶性糖、丙二醛（MDA）含量和抗氧化酶（CAT、SOD）活性等生理指标，还进行了亚细胞定位分析和 ABA 处理实验。
FKBP12 基因表达特性与亚细胞定位
通过 NCBI BLAST 和系统发育分析发现，水稻中 FKBP12 与 FKBP20、FKBP20-1b 进化关系较近。qRT-PCR 显示，在 PEG6000 和 ABA 处理下，FKBP12 表达随时间下降，而 NaCl 和高温处理下无明显变化，暗示其参与干旱响应。组织表达分析表明，FKBP12 在叶和叶鞘中表达较高，根中较低。亚细胞定位显示，FKBP12-GFP 融合蛋白在水稻原生质体和烟草表皮细胞的细胞核与细胞质中均有分布。
fkbp12 突变体耐旱性增强
T-DNA 插入突变体 fkbp12 中 FKBP12 基因转录和蛋白表达被显著抑制。干旱胁迫下，与野生型相比，fkbp12 突变体表现出更强的耐旱性，如鲜重更高、存活率提升，叶片水流失率更低。DAB 和 NBT 染色显示突变体中 ROS 积累更少，H?O?含量降低，抗氧化酶活性增强，MDA 含量增加较少。同时，突变体中脯氨酸和可溶性糖等渗透调节物质积累更多，且干旱响应基因 OsNCED3、OsSNAC1、OsDREB2A 等表达显著上调。
FKBP12 过表达株系耐旱性下降
FKBP12 过表达株系（FKBP12-OE-5、FKBP12-OE-6）在干旱胁迫下存活率降低，ROS 积累增加，抗氧化酶活性下降，MDA 含量显著上升，脯氨酸含量减少，叶绿素含量在 H?O?处理下下降更明显，表明其抗氧化防御系统受损，耐旱性减弱。
FKBP12 与 ABA 信号通路的关系
ABA 处理实验显示，fkbp12 突变体对 ABA 更敏感，幼苗和根长随 ABA 浓度增加抑制更显著，而过表达株系对 ABA 敏感性降低。发芽实验表明，突变体发芽较慢，过表达株系发芽较快，暗示 FKBP12 可能通过调控 ABA 信号影响耐旱性。
FKBP12 对种子发育的影响
fkbp12 突变体种子更小，千粒重降低，扫描电镜观察发现种子长度变化与颖壳细胞数量有关，突变体中细胞周期相关基因如 OsCDKA2、OsCDKB2;1 等表达下调，表明 FKBP12 可能通过调控细胞周期影响种子发育，存在生长与胁迫耐受的权衡。
研究表明，FKBP12 在水稻耐旱性中起负调控作用，fkbp12 突变体通过增强 ABA 介导的信号通路、提升抗氧化能力和渗透调节能力来提高耐旱性，但会导致种子发育受影响。该研究揭示了 FKBP12 在干旱响应和生长发育中的复杂作用，为水稻耐旱分子育种提供了新靶点，有助于在气候变化背景下培育兼具耐旱性和产量潜力的水稻品种。
