水直播是直播稻重要的播种方式,由于在淹水条件下水稻种子完全浸没,遭受低氧或缺氧,导致发芽差或不发芽,所以选育在淹水条件下快速萌发、胚芽鞘快速伸长的水稻品种能够有效地解决水直播方式的局限性。因此,低氧萌发是水稻直播改良的关键,对淹水胁迫下水稻萌发耐淹性的研究对改良直播稻、保证直播稻产量并促进推广具有重要意义。本研究以本实验室前期鉴定的热激蛋白基因NAL11为研究对象,以02428与其近等基因系02428-nal11为材料开展淹水胁迫下胚芽鞘表型、时空表达特性、生理生化等研究,并对NAL11参与ABA响应水稻淹水萌发相关机制进行探讨。主要研究结果如下:1、淹水萌发条件下,02428-nal11的胚芽鞘长度显著长于02428、表面积亦显著大于02428,而平均直径无差异;通过粳稻品种ZH11的NAL11敲除转基因材料进行表型验证,结果显示ZH11Ko-NAL11中胚芽鞘长度和表面积均显著大于对照组,而平均直径无差异,与02428和其近等基因系的结果一致。2、对比空气和淹水萌发时的NAL11表达分析发现,NAL11受低氧胁迫诱导大量表达;GUS染色分析表明,在正常和淹水条件下萌发的胚芽鞘中均能够检测到GUS染色信号,相对于正常萌发,淹水萌发的GUS染色更深,并且明显在胚芽鞘的胚中轴表达,说明在淹水萌发时,NAL11能够响应逆境并大量表达。3、低氧胁迫下对参与能量代谢相关的淀粉酶基因定量分析和酶活力测定,相较于02428,淀粉酶相关基因表达上调、酶活力增加,糖酵解相关的Adh1和PDC1基因在12 h和48 h均上调表达,即乙醇脱氢酶和丙酮酸脱氢酶活力增加,该结果表明02428-nal11能够及时把低氧胁迫产生的对细胞毒害的乙醛转化成乙醇,并为低氧胁迫下水稻胚芽鞘中ATP快速合成、细胞质p H值的维持以减少细胞质酸中毒提供有利条件。4、淹水胁迫下的逆境相关酶基因定量分析和酶活力测定结果表明,相较于02428,02428-nal11中CAT、SOD和POD活力变化趋势一致,均于12 h增加,12 h后维持在较高水平,而MDA含量随淹水时间延长不断下降,说明nal11能提高活性氧的清除能力,膜脂化程度减轻,有利于抵抗淹水胁迫。5、扩展蛋白（Expansion）相关基因定量分析发现,相较于02428,02428-nal11淹水12 h相关基因表达均下调,而淹水48 h时Os EXPA7和Os EXPA10表达下调、Os EXPB7无显著差异,其他相关基因表达均显著上调。6、对ABA合成和代谢相关基因的定量分析发现,相较于02428,02428-nal11的胚芽鞘中ABA合成基因在12 h的表达略微下调,分解代谢基因表达显著增强,而在淹水48 h则结果相反。内源激素ABA测定结果显示,在淹水萌发时02428中ABA含量在不同淹水时间中无显著变化,而02428-nal11中的ABA含量随着淹水时间的延长而明显增加,表现出显著的累积过程。定量分析结果与内源ABA含量的变化基本一致。此外,对ABA信号传导相关基因表达分析发现,02428-nal11在淹水12 h信号传导相关基因表达下调,而在淹水48 h时则大部分基因表达上调,说明在淹水条件下NAL11可能参与了ABA的信号传,调控ABA的响应。