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3-磷酸甘油醛脱氢酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, GAPDH)是糖酵解和糖原异生两条糖代谢途径中必不可少的关键酶。高等植物存在两类重要的GAPDH:细胞质GAPDH和叶绿体GAPDH。它们都可以催化3-磷酸-甘油醛(G-3P)可逆的氧化和磷酸化,生成1,3-二磷酸甘油酸(DPGA)。其中叶绿体GAPDH (GAPA/B)以NADP+为辅酶,通过与卡尔文循环相关酶形成复合体来参与二氧化碳的固定,是叶绿体的标志酶。胞质GAPDH (GAPC)以NAD+为辅酶,为重要的糖酵解酶。GAPDH家族在原核和真核生物中都广泛存在,而且在进化上高度保守。由于GAPDH在生物体内的含量丰富,它通常被当作一种模式蛋白来用于蛋白分析,同时,由于其基因表达相对稳定,也常作为植物基因表达研究中的内参基因。最近的多个研究表明,哺乳动物的GAPDH还具有多种非糖酵解功能,如膜溶解、磷酸转移酶活性、DNA结合与修复、细胞凋亡、核RNA输出、微管集束和细胞周期等。有关该酶在植物中的研究不如在哺乳动物中的深入,尤其是植物中的GAPC功能的研究才刚刚起步,但已有的研究陆续证明,GAPDH在植物中同样具有多种非糖酵解功能,目前已经报道该酶在植物的生长发育和多种胁迫应答反应中发挥着重要作用。水稻是最重要的粮食作物之一,同时也是单子叶植物的模式生物,因此对水稻胞质3-磷酸甘油醛脱氢酶家族基因(OsGAPC)的研究有重要的理论和实际意义。本研究以粳稻中花11为材料,通过生物信息学分析,分离获得了水稻的GAPC家族,对其进行了序列和进化关系的分析。同时,利用半定量RT-PCR和定量RT-PCR分析了OsGAPC基因在不同的组织器官和非生物胁迫处理条件下的表达模式。我们还克隆获得了OsGAPC基因的全长cDNA序列,并构建了超量表达载体和RNAi载体,利用农杆菌介导的水稻愈伤转化技术获得了转基因植株,并对OsGAPCS超量表达转基因株系的耐盐性进行了分析。获得的主要结果如下：1.通过对水稻数据库的BLAST检索,并经Pfam、WoLF PSORT软件分析预测序列的结构域和亚细胞定位,最终获得了3个可能的OsGAPC,并从水稻相关数据库获得OsGAPC的基本生物学信息。OsGAPC基因拥有高度相似的基因结构。OsGAPC都含有两个保守的结构域：NAD结合区和酶活催化区,OsGAPC蛋白序列的相似性高达88%-97%。2.克隆获得了水稻3个OsGAPC基因包含全长开放阅读框(ORF)的cDNA序列,并在载体pUbiO的基础上构建了基因的超量表达载体,获得了超量表达转基因植株的纯合株系。3.OsGAPC在检测的水稻组织器官中有不同的表达模式。OsGAPC1、OsGAPC2OsGAPC3在所有检测的水稻器官都大量表达,所有OsGAPC在茎中都只有微弱的表达。3个OsGAPC能被几乎所有的胁迫处理(ABA、MV、干旱、高盐、热激)诱导表达,说明OsGAPCs可能参与了植物的胁迫应答反应。4.对OsGAPC3超量表达纯合转基因株系(OE-1、OE-4和OE-5)的耐盐性分析表明,相对于野生型,超量表达植株的耐盐能力在种子萌发和幼苗生长两个阶段都有明显的提高,而且OsGAPC3超量表达植株对ABA表现为不敏感；一些胁迫应答相关基因的表达(如DREB2A,Lip9和CatA),在转基因株系中明显上调；OsGAPC3超量表达株系和野生型的脯氨酸的含量在正常生长和盐胁迫条件下都没有明显的差异；而超量表达株系中的过氧化氢含量在正常生长和盐胁迫条件下都比野生型中少,表明OsGAPC3可以通过控制过氧化氢的含量来提高植物的耐盐能力。5.构建了基因特异的amiRNA(人工合成的microRNA)的RNAi载体,使amiRNA前体置于载体pUbiO的强启动子之下,利用农杆菌介导的水稻遗传转化获得了OsGAPC基因家族的单基因和多基因的RNAi转基因水稻,对RNAi转基因水稻的分析表明amiRNA对单基因和多基因家族都有明显的抑制效果。