油菜素内酯(Brassinosteroids)是植物生长发育所必需的一类植物激素，在植物的生长、发育过程中起着非常重要的调节作用。在拟南芥中，广泛的分子遗传和生化研究使得BR信号转导途径从细胞表面受体的识别到核内基因的表达基本清晰，很多信号转导组分也已被鉴定，但已知的BR信号转导组分还不能组成一个完整的信号转导途径，还有一些问题尚待阐明。BR影响水稻的很多生长发育过程，包括株高、根系、叶夹角和育性等。但在水稻中，对BR信号转导研究更少。蛋白质组学是鉴定参与信号转导蛋白的一个强有力的技术手段。本研究用蛋白质组学方法鉴定水稻中受BR调节的蛋白，用分子遗传手段对鉴定到的部分受BR调节蛋白的功能进行了分析验证。我们用传统的双向聚丙烯酰胺凝胶电泳(2D-PAGE)和先进的双向荧光差异凝胶电泳(2D-DIGE)技术结合质谱分析鉴定受BR调节的蛋白，比较了外源BR处理后的水稻幼苗根系、地上部、细胞悬浮系和未处理对照总蛋白的双向电泳图谱，经过质谱鉴定得到74个受BR调节的蛋白。同时，我们还分别比较了d61-4(BR受体突变体)和brdl-3(BR合成突变体)和各自野生型对照的地上部和地下部总蛋白的双向电泳图谱，分析比较了在这两个突变体中发生变化的蛋白质，经过质谱分析在两个突变体中鉴定到24个受BR调节的蛋白。一些蛋白质在两个突变体中发生了相同的积累的改变。这说明这些蛋白可能处于BR信号转导途径下游，在调控水稻生长发育方面起着非常重要的作用。因为信号转导组分往往是一些低丰度的蛋白，而对总蛋白进行2D-PAGE分析往往很难得到低丰度的蛋白，采用对亚细胞组分的蛋白质组学分析可以解决这个问题。我们比较了BR处理后的水稻地上部和未处理对照的质膜蛋白的双向电泳图谱，分析差异蛋白进行质谱鉴定得到19个受BR调控的蛋白。这些BR调节蛋白的鉴定可以揭示BR调控特定生化过程的潜在机制。例如，我们的结果表明BR可以调控IAA酰胺水解酶的积累水平，而IAA酰胺水解酶可以催化结合态的IAA释放自由态的IAA，所以IAA酰胺水解酶可能在调控水稻体内自由态IAA.水平方面起着重要的作用。所以，BR可能通过调控水稻体内IAA酰胺水解酶的积累而调节自由态IAA的水平从而调控水稻的生长。我们还利用分子遗传手段验证了受BR调节的蛋白PMRP、OsGRP1和PCAM的功能。PMRP是一个推测的膜蛋白，含有一个STAR保守域。PMRP在水稻BR突变体中被下调，过表达PMRP转基因拟南芥表现为细胞分裂增加、叶片背腹极性改变、抗盐性降低。利用酵母双杂交技术，鉴定到一个和PMRP有相互作用的蛋白，这个蛋白含R3H保守域，R3H保守域是一个单链的核酸结合域，这些结果暗示PMRP可能在脂质的信号转导和RNA的调节过程中起作用。OsGRP1是一个富含甘氨酸的蛋白，在水稻BR突变体中被下调。过表达OsGRP1可以部分恢复BR不敏感突变体bril-5的矮小表型，表明OsGRP1可能在BR调控的细胞伸长方面起正调节作用。PCAM是一个推测的钙调素蛋白，在水稻BR突变体中被上调，过表达PCAM可以加重bril-5的矮小表型，降低BR诱导基因SAUR-AC的表达量。这说明PCAM可能在BR调控的水稻生长过程中起负调节作用。总之，我们通过全面的蛋白质组学分析鉴定到大量受BR调节的蛋白，并且利用转基因试验分析了几个受BR调节的蛋白的功能。这些结果为深入探讨BR调控植物生长发育的机理和BR信号转导机制以及提高作物产量提供了新的研究途径和分子手段。