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干旱胁迫是危害重要粮食作物水稻(Oryza sativa)正常生长,影响产量的逆境之一。植物受到干旱逆境胁迫时,会导致体内NH4+的积累,过量NH4+对细胞有毒害作用。在植物中NH4+同化途径有两条,即谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)/谷氨酸合成酶(glutamate synthase,GOGAT)途径和谷氨酸脱氢酶(glutamatedehydrogenase,GDH)途径。然而,植物体内的GDH对NH4+的亲和能力较低,使GDH对NH4+的同化作用不能有效的进行。因此,提高植物中GDH对NH4+的同化能力,降低干旱胁迫引起细胞内高浓度的NH4+的毒害作用,是抵抗干旱胁迫的有效途径。基于以往的研究,对EcGDH,一个从真菌谢瓦散囊菌(Eurotium chevalier)中克隆得到GDH基因,并将其转入水稻(Oyza sativa cv.Kitaake)中过表达,并对其影响水稻耐旱机理进行相关研究。1.通过原核表达重组蛋白,对纯化之后的EcGDH蛋白进行体外酶活的测定,也分析了转基因株系体内的GDH酶活。发现His-TF-EcGDH在体外氨化酶活高于脱氨化酶活性,NADP(H)-GDH在转基因株系中的酶活显著高于野生型,且氨化的酶活性也显然要比去氨化酶活性高。2.分析转基因株系Ubi::EcGDH-12和Ubi::EcGDH-13在正常和模拟干旱胁迫下的表型,并观察叶片气孔形态,在模拟干旱胁迫处理条件下,过表达EcGDH转基因株系的抗干旱能力明显高于野生型植株,转基因株系的全开气孔的比例显著低于野生型。3.测定了正常和模拟干旱下NH4+、谷氨酸、脯氨酸及可溶性糖的含量,通过定量PCR分析了EcGDH基因对脯氨酸运输和水稻逆境响应相关基因在正常条件下和在脱水处理条件下mRNA表达水平的影响。在模拟干旱处理下,转基因株系与野生型株系相比,NH4+含量要低,而谷氨酸、脯氨酸以及可溶性糖的含量显著高于野生型。qR-PCR结果显示,在模拟干旱处理下,转基因株系中与脯氨酸转运有关以及干旱诱导表达的基因的表达量也明显高于野生型。4.由于干旱胁迫总伴随着氧化损伤,为了验证EcGDH基因的过表达是否能提高水稻的抗氧化能力,分析了 CAT、POD、SOD和MDA一系列氧化相关指标。研究结果显示,转基因株系中的CAT、POD、SOD在模拟干旱条件下含量高于野生型,MDA的含量处理条件下则低于野生型。由此表明,水稻中异源表达谢瓦散囊菌EcGDH能够通过提高GDH酶活,将由胁迫引起的过量积累的NH4+生成谷氨酸,降低高NH4+引起的细胞毒害,从而提高EcGDH过表达株系水稻对干旱的耐受性,为寻找抗旱新品种水稻奠定理论基础。