空间环境是具有高真空、弱磁场、温差大、微重力和强辐射的环境。前期研究发现空间的电离辐射是引起空间辐射生物损伤效应的主要因素。为了探索空间环境的生物学效应机制，前期研究中以模式植物水稻为材料，经过第二十颗返回式卫星的空间搭载，采用蛋白质组学手段，筛选出水稻植物受空间辐射环境诱导后易产生强烈差异表达的蛋白分子核苷二磷酸激酶1(NDPK1)，该蛋白参与了催化核苷酸代谢物的反应并参与DNA损伤修复，它可作为水稻空间辐射环境应答的潜在蛋白分子标志物。本论文进一步通过“神舟六号”飞船进行的空间飞行搭载以及地面不同剂量重离子辐射处理水稻种子，利用RT-PCR和双向电泳方法从基因表达和蛋白表达水平分别验证和确认NDPK1作为辐射分子标志物的敏感性和特异性，挖掘基因和蛋白差异表达的幅度与辐射剂量变化间的关系。同时利用超高效液相色谱分析NDPK1酶催化反应的产物在空间辐射前后含量的变化，从代谢功能层面分析空间辐射引起的DNA修复效应。　　结果发现在基因表达和蛋白表达水平上，无论在验证实验的空间样品还是确认实验的地面模拟水稻样品中，NDPK1均产生了上调表达，并且在蛋白表达水平具有随剂量的增高而表达量增强的趋势，说明该蛋白具有对辐射应答的敏感性和特异性，具有辐射应答标志物的特征。同时该蛋白作为激酶催化的核苷酸代谢反应的产物之一ADP经分析也在空间飞行的样品中出现了含量的增强，进一步提示辐射效应增强了该蛋白酶的活性。NDPK1参与了DNA的损伤修复，更深入印证了空间辐射的DNA损伤效应。