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水稻作为一种重要的经济作物,几乎养育了世界一半的人口。最重要的是,水稻因其完整的基因组信息成为一种很好的研究模式植物。阿特拉津属于三嗪类除草剂,主要被应用在玉米、甘蔗、高粱、水稻等大田中去除杂草。甲基转移酶(MTs)作为一种代谢酶,在应对各种生物及非生物的胁迫时有着重要的作用。MTs可以将S-腺苷甲硫氨酸(SAM)供体的甲基基团催化转移到其底物的一些基团上,为此,被甲基化的分子活性发生改变,最后导致植物体内生长发育和应对环境胁迫反应发生了改变。在本研究中,对阿特拉津(atrazine,ATR)处理下的水稻高通量测序结果中,筛选了 166个甲基转移酶基因。经基因芯片验证后筛选出了 45个基因。利用生物信息学对45个甲基转移酶基因进行了进化树、染色体定位、启动子顺式作用元件预测及结构域的分析。另随机选取了 15个甲基转移酶基因,利用实时荧光定量PCR验证其表达水平,结果表明其调控趋势与数字表达谱一致。利用高效液相色谱分析了阿特拉津对水稻中O-MT酶活力的影响,在0.4 mg L-1阿特拉津浓度下,水稻地上部分及地下部分中O-MT酶活力均显示诱导。为了研究O-MT降解阿特拉津的功能,我们成功地将两个水稻O-MT基因(LOC_Os04g09604 和 LOC_Os11g15040)转入到了毕赤酵母(Pichia pastoris X-33)中,并进行表达。分析发现,与对照空载比较,两个转化子积累了少量的ATR,两个转入目的基因(LOC_Os04g09604和LOC_Os11g15040)重组酵母菌株对ATR的降解率比空白载体重组酵母菌株分别高出1.7和2.3倍。利用UPLC/MS/MS,分析了水稻幼苗和重组酵母菌株中ATR的代谢产物。在水稻中检测出7个ATR的代谢产物,分别是异丙基羟基阿特拉津(HIA)、乙基羟基阿特拉津(HEA)、阿特拉通(Atrton)、N-脱甲基阿特拉津(DMA)、羟基阿特拉津(HA)、N-脱乙基阿特拉津(DEA)和N-脱异丙基阿特拉津(DIA)。在重组酵母菌株中检测出了阿特拉通(Atrton)和羟基阿特拉津(HA)。进一步利用同源建模分析了甲基转移酶(LOC_Os04g09604)与其底物的拓扑交互作用,并且通过与ATR及其代谢产物分子对接进行了确认。本文研究的意义在于初步搞清了 O-MT降解水稻体内残留的ATR,对理解O-MT作物体内有毒除草剂的降解机理具有重要的意义。