水稻是世界上半数以上人口的主食来源,而干旱等非生物胁迫严重地影响其产量。泛素化途径在植物逆境和激素相关的信号传导中起着重要的作用。泛素连接酶(E3)是泛素蛋白酶体系统中的重要组分,是底物特异性的主要决定因子,因此也是蛋白泛素化途径参与的众多信号传导通路中的关键步骤之一。目前,在模式植物拟南芥中逆境胁迫及脱落酸(ABA)信号传导中泛素化相关基因功能的研究已取得很大进展,而单子叶植物水稻这方面的研究报道相对较少。本论文通过生物化学、分子细胞生物学和遗传学分析等方法对含环指蛋白结构域的E3泛素连接酶OsSDIR1蛋白的生化功能、其参与的生理过程及可能的调控机制进行了全面的分析和阐明,并为OsSDIR1作为抗旱基因在基因工程中的应用提供了依据。　　 本研究利用RT-PCR的方法克隆了拟南芥SDIR1在水稻(japonica cultivar-group)中的同源基因OsSDIR1,通过Northern Blot分析表明该基因在水稻的各个组织中均有微量表达,且其表达受到干旱和盐的诱导而不受ABA和葡萄糖的影响。将OsSDIR1与GFP进行融合,通过在洋葱表皮细胞中瞬时表达GFP-OsSDIR1融合蛋白进行亚细胞定位,结果显示其位于细胞质中,很可能定位在内膜系统上。通过蛋白体外泛素化实验证明,OsSDIR1是一个有功能的E3泛素蛋白连接酶,将其C端环指蛋白结构域缺失发现该结构域对其泛素蛋白连接酶活性是必需的。　　 通过对拟南芥OsSDIR1转基因植株与拟南芥野生型及T-DNA插入突变体sdir1植株的比较研究,发现这三类植物对植物激素ABA和逆境胁迫包括盐、干旱和葡萄糖的敏感性发生改变。OsSDIR1过表达植物与拟南芥野生型相比,它对ABA更敏感,种子萌发生长被抑制,同时耐干旱能力提高。此外,互补实验发现sdir1突变体对干旱敏感的表型也因为OsSDIR1基因的导入而得到恢复,说明水稻OsSDIR1基因是拟南芥SDIR1基因的一个功能直系同源基因,且通过依赖于ABA的信号传导途径来对干旱等逆境进行响应。　　 将OsSDIR1在水稻中过表达,与水稻野生型对照相比,发现转基因水稻叶片的保水能力增强,表现出明显的耐干旱表型。电镜结果显示正常生长条件下,对照与转基因水稻叶片上的气孔开关状况无明显差异；而在干旱环境中,转基因水稻叶片上的气孔大部分处于关闭状态,减少了水份散失,从而使转基因水稻在干旱逆境下耐旱能力明显提高。同时,对水稻T-DNA插入突变体ossdir1的初步研究表明,OsSDIR1基因的表达下调或功能缺失造成了水稻生长发育的畸形,而这一发现与拟南芥sdir1突变体除了后期生长阶段植株主根稍长外无明显生长发育表型有很大差别。说明该同源蛋白功能在单双子叶植物中既有保守性又有其多样性。