质膜NADPH氧化酶（plasma membrane NADPH oxidase,PM-NOX）在调控植物生长发育,应对各种生物和非生物胁迫中具有重要作用。近年来,水稻中多个NADPH氧化酶被报道,但是对它们的功能解析甚少。前期研究发现水稻OsNOX3和OsNOX5基因表达水平受各种非生物胁迫和激素处理的影响。本研究主要对OsNOX3和OsNOX5在水稻生长发育各时期及非生物胁迫下的表达模式、启动子活性、蛋白亚细胞定位以及与ROS代谢调控相关的两个含Malectin结构域的类受体蛋白激酶（OsMLPK63和OsMLP15）的互作关系进行分析,并且通过创制OsNOX5的超表达和RNAi转基因株系对其在水稻生长发育中的作用进行了研究。取得的主要研究结果如下:1.水稻OsNOX3/5基因及其启动子的克隆:克隆得到长度为2532 bp的OsNOX3基因和2856 bp的OsNOX5基因,它们分别编码含843和951个氨基酸的蛋白。克隆基因转录起始位点上游2000 bp作为OsNOX3/5启动子片段,并且利用生物信息网站分析其序列发现含有多个生物、非生物胁迫及激素响应元件。2.OsNOX3/5亚细胞定位及表达模式分析:构建亚细胞定位载体,分别在烟草叶片和拟南芥原生质体中瞬时表达,发现OsNOX3和OsNOX5均定位于细胞质膜,与已报道的NOX家族成员定位一致。qRT-PCR分析其组织表达模式,结果表明OsNOX3在幼苗期、分蘖期的叶片中表达量较高,OsNOX5在分蘖期的叶片中表达量最高,而且各个时期OsNOX3和OsNOX5基因都主要在叶中表达。诱导表达模式分析发现OsNOX3和OsNOX5的表达受到NaCl（盐胁迫）、20%PEG-6000（模拟干旱）以及一些激素（ABA、MeJA、GA、SA）的诱导,而对MV（氧化胁迫）的响应并不是很明显。此外,双荧光素酶报告实验结果表明ABA、MeJA处理的确增强了OsNOX3和OsNOX5启动子的活性,而且OsNOX5启动子活性变化更加剧烈。这些研究结果表明,OsNOX3/5与植物对非生物胁迫的响应密切相关。3.OsNOX5遗传转化材料的创制及表型分析:构建OsNOX5超表达和RNAi载体,以及OsNOX3和OsNOX5 Crispr-Cas9敲除载体,目前得到了T2代OsNOX5超表达和RNAi载体转基因材料,通过对OsNOX5超表达和RNAi载体转基因植株观察发现与野生型相比,发现OsNOX5超表达植株株高更高,籽粒更宽更长,为下一步深入的功能研究奠定了基础。4.OsNOX3/5与Malectin-like家族的两个蛋白之间的互作关系研究:采用分裂荧光素酶互补实验证明OsNOX3/5与Malectin-like家族的两个蛋白OsMLPK63和OsMLP15之间均存在分子互作,为研究OsNOX3和OsNOX5所参与的信号调节网络提出了新的思路。由于时间关系,后续还需要通过CO-IP、酵母双杂等多个实验进一步验证它们之间的互作关系。总之,本研究克隆了两个水稻NOX家族成员OsNOX3和OsNOX5基因及其启动子,并研究了它们的表达特征,发现OsNOX3和OsNOX5参与了水稻生长发育调节并在非生物胁迫中起作用。初步证明了OsNOX3/5与Malectin-like家族两个蛋白OsMLPK63和OsMLP15互作,具体分子机制需要进一步研究阐明。