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水稻是一种典型的硅积累型植物，其旺盛生长和高产能力对硅的需求量很大。硅元素对提高农作物的抗逆性起着重要的作用，包括缓解真菌感染和虫害，减轻其它非生物胁迫，提高光截获能力，减小蒸腾损失。但是不同农作物的硅含量差别很大，从0.1％到10％不等；如何提高农作物对硅元素的吸收以加强其抗逆性是一个亟待解决的问题。水稻硅元素的转运子及其转运机理研究的较为清楚，水稻根部的转运子负责硅元素的转运，转运子决定水稻对硅元素转运的能力。编码水稻硅转运子Lsi1、Lsi2的两个基因Lsi1、Lsi2的研究已经在Nature杂志(2006-2007)上发表。Lsi1，mRNA全长897bp，在根部特异表达，编码的转运子Lsi1具有将硅元素从外界溶液转运到根细胞中的作用；Lsi2，mRNA全长1419bp，也是在根部特异表达，编码的转运子Lsi2具有将硅元素从根细胞转运到中柱中的作用。但是国内有关水稻硅元素转运子及其基因Lsi1、Lsi2的研究还未见报道。在前人研究的基础上，本研究以宁粳28为材料，利用DNA重组技术克隆水稻硅元素转运子基因Lsi1、Lsi2、构建其表达载体，以期通过转基因技术应用到农作物中，提高硅元素的转运能力，增加抗逆性。
根据NCBI中Lsi1、Lsi2的cDNA序列设计两对上下游引物，通过RT-PCR从水稻宁粳28幼根的总RNA中扩增Lsi1、Lsi2的cDNA序列，分别克隆到pMD18-T载体中。通过PCR鉴定、酶切鉴定以及测序鉴定筛选出正确的克隆定名为pMD18-T-Lsi1、pMD18-T-Lsi2。将pMD18-T-Lsi1、pMD18-T-Lsi2载体，pCAMBIA2300-35S-OCS载体分别用限制性内切酶KpnⅠ和 PstⅠ酶切，然后将目的片段分别连接起来。通过PCR鉴定与酶切鉴定筛选出正确的克隆定名为pCAMBIA2300-35S-Lsi1-OCS和pCAMBIA2300-35S-Lsi2-OCS。为了进一步研究所克隆的Lsi1、Lsi2表达蛋白的情况，构建原核表达载体pET-22b(+)-Lsi1与pET-22b(+)-Lsi2，并初步研究了原核表达载体原核表达融合蛋白的情况。最后采取电击转化法将载体pCAMBIA2300-35S-Lsi1-OCS、pCAMBIA2300-35S-Lsi2-OCS分别转化到农杆菌GV3101中。
研究结果：(1)克隆得到基因Lsi1、Lsi2，并构建出克隆载体pMD18-T-Lsi1、pMD18-T-Lsi2；测序表明，扩增得到的Lsi1、Lsi2的cDNA序列与NCBI中的同源性均为100％；(2)构建出原核表达载体pET-22b(+)-Lsi1与pET-22b(+)-Lsi2，其原核表达结果符合预期；(3)构建出植物表达载体pCAMBIA2300-35S-Lsi1-OCS、pCAMBIA2300-35S-Lsi2-OCS，并成功将它们转化到农杆菌GV3101中。
水稻硅元素转运子基因Lsi1、Lsi2的克隆及表达载体的构建，为利用转基因技术培育硅元素转运能力较强，抗逆性较高，产量较大的农作物新品种奠定了基础。