水稻是世界上最重要的粮食作物之一。稻谷既是粮食也是种子，据不完全统计，一方面，中国每年因稻谷储藏过程中陈化变质、仓储害虫以及霉变影响造成的损失约占总储存量的8%，达数百亿斤，每年损失不低于200亿元。另一方面，种子储藏造成的发芽率下降所带来的直接和间接经济损失更是巨大。因此，深入开展水稻耐储性相关的分子机制研究，剖析稻谷储藏过程中相关基因的表达及调控网络，对于创制耐储藏的水稻新材料，培育耐储藏水稻新品种，解决国家粮食安全储备，保证大米加工企业常年生产质量稳定的大米产品，以及为种业公司的种子质量提供保障等方面都具有重大的意义。

　　研究表明，在稻谷储藏过程中有许多基因参与了脂类的代谢反应，脂肪氧化酶（LOX）是其中关键的一个基因，它的催化作用是一个自由基参与的脂氢过氧化物的再生循环，包括底物、酶与氧的相互作用。通常认为休止状态或氧化后的LOX都不直接结合分子氧，而不饱和脂肪酸结合LOX活性中心后才启动酶促反应。经由LOX及其后续反应催化多元不饱和脂肪酸的代谢过程被称为LOX途径（Lipoxygenase pathway）。近年来，植物种子LOX及其参与的生理途径引起了植物学界的广泛兴趣，其基因表达和调控也成为研究真核生物基因表达的模式系统。然而，有关LOX3 如何参与调控稻谷储藏的分子机理还不是很明确。早前有关LOX3 与稻谷耐储性的研究主要侧重于验证LOX3 在稻谷储藏过程中所发挥的重要作用以及相关分子标记的开发与应用。迄今为止，尚未出现有关利用LOX3途径分析LOX3调控稻谷耐储性的分子机制的研究报告。

　　此外，从种子自身的修复系统来提高种子活力是目前种子老化研究的新热点。在2008年，科学家首次证实了蛋白异天冬氨酸甲基转移酶（Protein L-isoaspartyl Methyltransferase，PIMT）对拟南芥种子活力和寿命的重要作用。AtPIMT1的过量表达能将植物中含异天冬氨酸(isoAsp)的异构蛋白修复为正常的含天冬氨酸（Asp）的蛋白，从而提高种子在老化条件下的活力和发芽率，而AtPIMT1的表达下调则导致种子活力丧失。此外，在鹰嘴豆也发现，PIMT基因的过量表达能维持种胚中细胞的活性，特别是维持细胞核蛋白的结构，并且在老化条件下降低细胞损伤程度，提高发芽率。随后，另一种常见的蛋白自发损伤修复酶--甲氨酸硫氧化物还原酶对拟南芥种子的寿命具有关键作用。同时，两种DNA损伤修复酶AtLIG6和AtOGG1也被发现能够修复逆境环境下种子的DNA的损伤，从而延长种子的活力和耐受性。以上的研究结果将种子活力的研究投向了种子自身的修复蛋白和酶上。目前还未见到此类修复机制与水稻种子活力之间关系的报道。

　　作为种子，稻谷是一个具有生命的有机体，在储藏过程中仍然进行着各种代谢活动，从而造成细胞膜结构的破坏、储藏养分的衰竭、化学组成的改变以及酶活性的丧失等一系列变化，最终导致种子遗传完整性的丧失，表现为种子活力的下降。耐储性是水稻生产与研究、种质资源保护与利用方面的一个非常重要的性状，它是一个受多基因控制的数量性状，容易受生长环境影响。尽管目前已出现大量有关种子耐储性的研究，但都只侧重于其与储藏环境的关系，其分子机理仍不是很明确，因此，开展稻谷耐储性的相关分子机制研究，明确其机理，才能从根本上解决稻谷储藏问题。

　　本研究使用源于水稻本身的启动子和LOX3基因，仅将LOX3基因反向插入，进行反义表达，通过热激敲除筛选标记，获得安全、无筛选标记的转基因水稻。所获得的研究结果首次较为系统的揭示了水稻种子储藏过程中主要代谢通路变化模式，深入探究了LOX途径以及LOX3与水稻种子耐储性的关系。同时，为了获取更多与水稻种子耐储藏相关的信息，我们还深入挖掘种子储藏过程中其他与活力和耐储性相关的目标基因，并从水稻中克隆了能够增强拟南芥种子活力和寿命的同源基因PIMT，该基因在单子叶植物中的功能尚不确定，在水稻中的研究也尚未涉及。鉴于此，我们通过克隆水稻的PIMT基因，并分析它的表达模式及其在水稻中的生理功能，从而阐明PIMT基因在高等植物中的作用，结合LOX3在种子储藏过程中的调控模式，为进一步挖掘其在农业中的应用价值奠定了重要的理论基础，为创制耐储藏水稻新种质提供一个全新的途径。