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水稻是半水生植物,它能通过改变代谢途径忍受一段时间的水淹胁迫。在本研究中,我们发现水稻在水淹胁迫条件下,乙醛酸循环被启动,参与由于乙醇酵解所累积的乙醛代谢。我们在水稻中鉴定和克隆了乙醛酸循环两个关键基因:异柠檬酸裂解酶(isocitrate lyase, ICL: EC 4.1.3.1)基因和苹果酸合成酶(malate synthase, MS: EC 4.1.3.2)基因。这两个基因在芽、幼苗、剑叶、花和灌浆期穗中没有发现表达,但是在水淹胁迫时特异表达。同时,乙醛水溶液培养水稻幼苗也能诱导Icl 和Ms 的转录激活,这表明Icl 和Ms 的调控机制跟代谢物有关而不是低氧。我们还克隆了水稻两个乙酰辅酶A 合成酶基因,OsAcs2 和OsAcs4。OsAcs4 在芽、幼苗、剑叶、花和灌浆期穗中表达都很低,水淹和乙醛都能诱导它转录激活,表达模式和Icl,Ms 很相似。水淹时酶活性检测证实ICL 和ACS 酶活性都是上调的。我们还发现乙醛脱氢酶2(aacetaldehyde dehydrogenase2a, ALDH2a)同时也受水淹和乙醛诱导,暗示了ALDH2a,ACS 和乙醛酸循环有非常密切的关系。水淹时乙醛积累,它们协同表达,把乙醛转化成低毒或无毒的代谢中间产物,使水稻在缺氧时能耐受更长的时间。OsAcs2 在各组织中表达都很高,不受水淹和乙醛诱导。拟南芥野生型的Icl 和Ms 不受乙醛诱导,但是OsAcs2 和OsAcs4的转基因拟南芥的Icl和Ms能被乙醛转录激活,暗示了水稻和拟南芥的乙醛酸循环存在共同的调控机制。细胞内存在着逆转录酶,在物种进化过程中它们可能通过某种机制以mRNA为模板逆转录合成相应的DNA 互补链,再形成双链DNA,然后这种双链DNA 又在某些整合酶的作用下被插回到染色体上, 这个过程就叫逆转座(retroposition),而经过逆转座产生的基因就叫逆转座基因(retroposon) 。我们通过序列分析在拟南芥基因组中鉴定了69 个逆转座基因。它们大多数来自成熟的mRNA,其中20 个逆转座基因还残留着逆转录过程的痕迹,如截短(truncation),缺失(deletion) 和序列添加( extra sequence addition)。