谷氨酸和丝氨酸是植物光呼吸中两个重要的转氨酶。光呼吸可能在调控光合作用、碳氮代谢以及植物抗逆性中发挥重要的作用。研究GGAT和SGAT的生理功能及其作用机理，可望为提高作物产量和增强抗逆性等作物改良方面提供新的切入点。本研究采用组成型过表达、组成型干涉和诱导型干涉技术调控水稻中GGAT和SGAT活性，以期从分子水平深入探讨GGAT和SGAT的生理功能及其作用机理，主要结果如下： ⑴创建了一种PCR检测转基因拷贝数的方法——Copy PCR，该方法灵敏、简便且成本低廉，能够与Southern杂交结果完好吻合，极大方便了转基因纯合子的筛选工作。优化建立了DNFB柱前衍生反相C18柱测定氨基酸的HPLC方法，该方法稳定、精确、分离效果较好，极大降低了实验成本。通过对GGAT/SGAT酶活性测定的两种方法：化学法和液相色谱法，进行系统的论证及优化，包括：酶液用量、反应时间、反应本底、空白反应、衍生剂用量以及HPLC程序等多种因素考量，最终建立起了测定准确、重复性好的GGAT/SGAT活性测定方法。通过对四种野生型的水稻品种以及GGAT/SGAT转基因调控水稻材料的测定，证明两种方法能够完好吻合，化学法的灵敏度约为色谱法的三分之一，其中化学法操作简便快速，色谱法更精确，但操作相对繁琐。 ⑵根据已知其它物种中的GGAT和SGAT基因序列，通过相似性比对和结构域分析鉴定到了水稻中的OsGGAT和OsSGAT基因序列。两者都为单拷贝基因，在不同物种中的保守性较高，但两序列间没有相似性，叶片中的EST表达丰度最高；蛋白序列中都含有典型的PLP结合位点、转氨酶催化活性中心和PTS定位信号等功能位点。从水稻叶片中成功克隆到了OsGGAT和OsSGAT的完整ORF片段，并构建了多种载体，包括：组成型过表达载体pYL—OsGGATox和pYL—OsSGATox、组成型干涉载体pYL—OsGGATin和pYL—OsSGATin、诱导型干涉载体pER—OsGGATin和pER—OsSGATin、双子叶植物组成型过表达载体pCH—OsGGATox和pCH—OsSGATox。同时还构建了原核表达载体pET—OsGGATex和pET—OsSGATex，制备了特异性良好且效价较高的OsGGAT和OsSGAT的兔源抗血清，为后面的转基因效果检测奠定了基础。 ⑶通过农杆菌介导的水稻转化技术，并对pER载体遗传转化的操作程序进行了改进，获得了上述pYL和pER系列载体的若干转基因水稻独立株系。对转基因材料进行了一系列遗传检测，包括：PCR检测转基因阳性；DIG—Southern和Copy PCR方法检测转基因拷贝数；RT-PCR、Western和酶活性测定检测转基因调控效果。上述结果证明，本研究成功获得了遗传稳定、调控效果明显且能与活性测定结果良好吻合的多个独立转基因株系。 ⑷对转基因材料GGAT/SGAT活性测定及表型分析的结果表明：GGAT和SGAT可能在调控植物生长中发挥作用。组成型干涉材料GGAT/SGAT活性下调20％以上时，就已经对生长产生一定的抑制作用，表现为生长缓慢，株高、根长变短，叶片发黄，严重者难以存活；诱导型干涉材料在诱导前就已表现出上述干涉表型。过量表达材料中GGAT活性上调80％、SGAT活性上调20％时对植株的生长有一定促进作用，表现为株高、根长和可溶性蛋白含量提高；当GGAT活性上调100％、SGAT活性上调40％左右时，则对植株的生长产生抑制作用，相关生长指标都明显降低。 ⑸半定量PCR和Western杂交结果表明，GGAT或SGAT的表达调控并未影响另一个基因和蛋白的表达变化。但对酶活性测定的结果表明，GGAT和SGAT的活性是正相关的，而GGAT对SGAT的影响相对较小。对定位于过氧化物酶体中光呼吸相关酶活的测定发现：除了CAT活性可能与SGAT酶活关系较为密切外，GGAT/SGAT的活性调控对其中多数酶活性(HPR、GLO和GR)不会造成影响。 ⑹实现了对水稻GGAT和SGAT基因表达的调控，表型及生理生化分析结果表明，光呼吸中的GGAT和SGAT是相互联系但又有所区别的两个酶，它们可能在植物生长调控中发挥重要作用。