核黄素在生物体内形成黄素单核苷酸FMN及黄素腺嘌呤二核苷酸FAD，它们是黄素酶的辅酶。核黄素所形成的辅酶参与机体组织维生素C抗氧化作用的呼吸电子传递及氧化还原过程，参与植物抗氧化及过氧化过程，从而影响氧化性损伤及后续过敏反应过程中活性氧中间体（ROIs）的产生，而ROIs是过敏细胞坏死的重要信号，能调节生长、抗病、抗虫、抗逆，所以核黄素与植物免疫反应有关。核黄素在植物和微生物中都能自我合成，合成途径的倒数第二步是由2, 4-二氧四氢喋啶合酶（lumazinesynthase，LS）催化的，最后一步是由核黄素合酶（riboflavin synthase，RS）催化的。在拟南芥中发现LS与茉莉酸途径相交叉，与根对茉莉酸的敏感性、植物的抗病性密切相关。由此可推断水稻上的OsLS和OsRS很可能存在着许多不为所知的功能，在植物上关于编码这两个酶的基因的报道不多，尤其是水稻的这两个基因目前还没有得到克隆。本实验室首次从水稻中克隆到核黄素合成过程的倒数第二步和最后一步关键酶的编码基因OsLS和OsRS：OsLS基因全长666 bp，在氨基酸序列上与拟南芥（Arabidopsis thaliana）、菠菜（Spinacia oleracea）和烟草（Nicoffana tabacum）的LS基因的同源性非常高。系统进化关系分析表明，在同一个进化分枝内。OsRS序列全长1662bp，与Gene ID OJ1111H02．Predgene04的不含内含子和非翻译区的序列完全一致。原核表达LS和RS蛋白质，能分别得到包括His-tag在内的29.85 kD和66.37 kD大小的OsLS和OsRS蛋白质，分子大小与预期一致。以100μg／ml水稻细条斑病菌的激发子蛋白质HpaG_Xoo做阳性对照，不同浓度的OsLS和OsRS蛋白质溶液注射烟草叶片，结果表明不能引发烟草叶片的过敏反应（hypersensitive response，HR），表明上述两种蛋白质在烟草上的反应不同于HpaG_Xoo。激发子。本研究利用相关软件分析了两种蛋白的生化特性、亚细胞定位和高级结构。作者将克隆到的OsLS和OsRS连接到了植物表达载体pBI121上，测序证明构建好的质粒序列是正确的，然后在农杆菌的介导下，通过Horsch叶盘法将连有OsLS和OsRS的表达载体转化到了烟草上。根据pBI121上携带的卡那霉素抗性基因初步筛选到了阳性的转基因烟草植株。通过PCR和Southern杂交方法证明OsLS和OsRS基因已经整合到了烟草的染色体上，RT-PCR结果表明转化的OsLS和OsRS基因在转基因植物中能够高效表达。由于启动SA、JA和乙烯信号通路的激发子均可刺激核黄素合成基因表达，使核黄素含量提高，同时它们与核黄素一样均诱导对细菌的抗性，因此核黄素在组织内的含量变化可能影响抗病防卫基本信号通路。本研究对筛选得到的阳性转基因烟草植株进行了测定，结果表明，相对于转空载体烟草植株，OsLS和OsRS转基因烟草中游离态的核黄素、FAD和FMN含量都有所升高，同时，观测表明，分别表达OsLS和OsRS的转基因烟草植株发生了种子萌发速度、株高等多种生长表型改变。这些结果为研究核黄素含量对植物抗病防卫和生长发育信号传导的调控提供了依据，OsLS和OsRS转基因烟草材料的产生为后续的研究奠定了基础。硫氧还蛋白（thioredoxin, TRX）是一种小分子量蛋白质，催化巯基-二硫键的交换反应，参与细胞还原环境的调节，广泛存在于植物的各种组织和器官内，在新陈代谢中有重要作用，如消除氧胁迫、参入蛋白质的转录和翻译。本研究从烟草中克隆了硫氧还蛋白基因NtTRX-hl，并推导出NtTRX-hl的氨基酸序列。系统进化关系分析表明，NtTRX-hl与小麦、大麦、拟南芥等多种植物的TRX蛋白有很高的同源性。构建高效表达载体，诱导表达重组菌得到分子大小为22.3kDa的融合蛋白，与推测的分子量一致。用胰岛素和二硫苏糖醇作底物进行酶活性测定，结果表明NtTRX-hl具有活性。软件分析了NtTRX-hl蛋白的生化参数和亚细胞定位，预测了该蛋白的高级结构。这些工作为进一步探讨NtTRX-hl的功能奠定了基础。