本论文的研究内容分为两部分，第一部分通过反向遗传学手段初步研究了水稻中一个高尔基体定位的推测的单糖转运蛋白基因OsGMST1(Oryza sativaGlogi localized monosaccharide transporter1)的功能；第二部分是在实验室前期研究结果的基础上，对OsRAA1(Oryza sativa root architecture associated1)基因调控水稻根发育的分子机制进行补充研究。　　 植物单糖转运蛋白(monosaccharide transporter，MST)家族成员被分成多个亚家族，主要负责体内单糖或糖醇类物质的运输和分配，从而参与调控植物生长发育和胁迫响应。水稻中定位于质膜的单糖转运蛋白已有研究，而定位于内膜系统中的单糖转运蛋白还未见报道，因此通过对这类蛋白的功能研究可以发现这个家族成员的新功能。OsGMST1编码水稻中一个推测的单糖转运蛋白，其编码蛋白主要定位于高尔基体，OsGMST1在水稻中组成型表达，并且在转录水平受盐胁迫处理所诱导，但对低温和干旱胁迫处理无明显响应。OsGMST1的反义转基因水稻在正常生长条件下的表型与野生型相比无明显差异，对干旱和低温胁迫的耐受性与野生型相比也无差别，但反义转基因水稻幼苗对盐胁迫较野生型幼苗更敏感，同时OsGMST1反义转基因水稻种子的萌发对盐胁迫处理也表现出比野生型水稻种子敏感的表型。因此OsGMST1可能在水稻种子萌发和幼苗阶段参与盐胁迫响应过程。通过对OsGMST1反义转基因水稻幼苗叶片中可溶性糖成分的含量测定发现，在正常生长条件下转基因植物叶片的葡萄糖和果糖含量都低于野生型，蔗糖含量高于野生型。经盐胁迫处理后野生型水稻叶片中这三种糖的含量提高，而转基因水稻叶片的葡萄糖和果糖含量没有明显变化，蔗糖含量提高但增长幅度低于野生型。说明OsGMST1反义转基因植物体内糖的动态平衡发生变化，而且糖含量的变化对盐胁迫的响应发生异常，推测盐胁迫条件下，反义转基因水稻中OsGMST1转运活性可能降低从而导致细胞内糖的动态平衡被破坏，植物对盐胁迫处理的耐受性降低。结果还显示转基因植物细胞壁糖成分的含量与野生型相比略有不同，但并没有影响细胞壁的结构，表明OsGMST1与细胞壁合成没有直接关系。综合以上结果，定位于高尔基体上的水稻单糖转运蛋白OsGMST1可能通过转运单糖维持植物细胞内糖的动态平衡，从而参与盐胁迫响应过程。　　 实验室的前期研究结果表明，OsRAA1在水稻中超表达抑制初生根生长、促进不定根形成，其中初生根伸长受抑制是最明显的表型。进一步研究发现OsRAA1超表达转基因水稻根尖中处于有丝分裂中期的细胞数多于后期，可能是由于细胞有丝分裂后期起始受阻导致初生根生长受到抑制。OsRAA1在酵母中表达导致酵母细胞有丝分裂异常，说明OsRAA1可能通过保守的机制参与细胞有丝分裂调控过程。进一步实验结果表明，OsRAA1与OsRPT4(Oryza sativaregulatory particle triple-A ATPase4)相互作用，且OsRAA1的降解被MG132或MG115所抑制，幼苗经MG132或MG115处理后细胞分裂后期起始受阻的现象更加明显，推测OsRAA1在后期起始过程中能被26S蛋白酶体降解。为验证这个推测，我们进一步深入研究了OsRAA1调控水稻根发育的分子机制。本论文实验结果表明在OsRAA1的RNAi转基因水稻中，尽管OsRAA1蛋白表达水平降低但并未影响植物根系的发育，这一结果可能是由于蛋白的功能冗余所致。OsRAA1在细胞有丝分裂过程中与分裂中期和后期的纺锤体微管共定位，进一步表明OsRAA1与细胞有丝分裂相关。MG132处理可以使OsRAA1的半衰期延长，同时OsRAA1的D-box(Destruction box)基序突变后其被蛋白酶体的降解受到抑制，表明OsRAA1能被26S蛋白酶体降解，并且其降解依赖于D-box。同时发现，将OsRAA1的D-box基序突变后转化酵母可以使酵母细胞保持正常的有丝分裂。综合实验室前期结果及以上研究得出结论，即OsRAA1以D-box和26S蛋白酶体依赖的方式被降解，参与根尖有丝分裂过程，从而调控水稻初生根的发育。