自噬是真核细胞中十分保守的、用于降解和回收胞内生物大分子和受损细胞器的一种生理过程,对维持细胞存活及内稳态有着重要作用。目前有关酵母和人类细胞自噬过程已有大量的研究,自噬发生的分子机理日趋完善。但是在植物领域,关于细胞自噬的研究还不够深入。水稻含有33个Os ATGs自噬相关基因,根据已有的研究结果以及数据库相关数据,本研究选择Os ATG4b、Os ATG7及Os ATG8d进行相关研究。首先从水稻基因组中分离克隆了这三个基因,在大肠杆菌中表达重组蛋白。通过体外酶活实验,结果表明ATG4b-His蛋白具有蛋白酶活性,能够切除ATG8d-His C-端的His标签,且酶活性受到H2O2的抑制。通过构建p M999真核表达载体,将ATG蛋白融合GFP荧光标签,转化水稻原生质体,发现Os ATG4b-GFP和Os ATG7-GFP定位于细胞质,而GFP-Os ATG8d定位于细胞质、细胞核、同时与微管有结合;且盐胁迫以及暗胁迫能使融合蛋白积累更多,表明自噬参与逆境响应过程。通过数据库以及表达量分析实验发现Os ATG4b在水稻的根以及胚乳中有较高表达,盐处理可促进Os ATG4b、Os ATG8d、Os ATG7的表达量上升。另外,本研究分离得到了Osatg4b、Osatg7纯合突变体,并通过遗传转化获得了Os ATG7-2、Os ATG8d超表达植株。观察发现成熟期Osatg4b、Osatg7突变体均表现出植株矮小、结实率降低、生物产量下降,并且Osatg4b种子发芽较WT滞后,对盐胁迫更敏感。这些结果表明Os ATG4b基因参与水稻种子营养物质的积累和释放,并在水稻应对盐胁迫的响应中起着正调控作用。此外,Os ATG8d超表达种子千粒重显著低于WT,预示基本水平的细胞自噬对植物生长是必不可少的,而持续高水平的细胞自噬同样不利于植物生长发育。