一氧化氮(nitric oxide, NO)在植物生长发育的许多过程中都发挥了重要作用,同时也参与了植物对各种生物胁迫和非生物胁迫的应答,如冷、干旱、高盐、热和重金属胁迫以及病原菌地侵染等。目前,NO的功能研究主要是通过外源施加NO或者NO清除剂,从而试图改变植物体内的NO含量来实现。然而这种实验手段能否特异地反映植物体内的NO状态尚不清楚,因此利用内源NO含量改变的材料研究NO功能将是更好地选择。此外,NO发挥作用依赖于它的浓度、定位、植物种类和发育时期。有报道表明,在相同的生理过程中,NO在不同的植物中发挥的作用也不同。作为亚洲最重要的粮食作物,水稻由于缺乏特异NO含量改变的材料,其NO功能研究相对较少。在本研究中,我们在野生型粳稻品系中花11中过表达小鼠神经元一氧化氮合成酶(nitric oxide synthase, NOS) nNOS基因,获得了NOS酶活和NO含量升高的转基因水稻材料,并分析了其对干旱、高盐以及镉胁迫的耐受性以及在这些胁迫应答过程中生理生化的变化；同时观察了其生长发育性状如株高、开花时间等。本论文获得的主要结果如下：1、实验显示干旱和高盐胁迫可以诱导水稻中的一氧化氮合成酶(NOS)酶活和NO含量升高。并且这些胁迫导致的NO含量升高部分通过NOS途径,说明NOS途径介导的NO合成参与了水稻对干旱和高盐胁迫的应答。2、通过农杆菌转化水稻中花11,获得了NOS酶活性和NO含量较野生型都显著提高的转基因株系。3、实验证明内源NO含量升高的nNOS过表达水稻株系相对野生型水稻对干旱和高盐胁迫的耐受性增强。4、发现在干旱和盐胁迫处理条件下,nNOS过表达水稻株系叶片中的相对含水量明显高于野生型,而失水率和气孔导度则显著低于野生型。另外,在干旱和高盐胁迫条件下,nNOS过表达植株脯氨酸积累较高,而丙二醛(Malondialdehyde, MDA)和电导率都远低于野生型。进一步分析显示,相对于野生型,转基因植株在胁迫条件下过氧化氢(H2O2)积累更少,编码抗氧化酶的基因OsCATA、OsCATB和OsPOXl的表达水平更高,抗氧化酶过氧化物酶(peroxidase, POX)和过氧化氢酶(catalase, CAT)的酶活也显著高于野生型,一些胁迫相关基因如OsDREB2A、OsDREB2B、OsSNACl、OsSNAC2、 OsLEA3和OsRD29A在胁迫条件下也显著高于野生型。这些结果表明,nNOS过表达水稻株系具有较高的水分保持能力,同时通过提高胁迫条件下脯氨酸的积累、ROS清除能力以及胁迫应答基因的表达,提高其对干旱和盐胁迫的耐受性。5、分析nNOS过表达株系对镉离子的耐受性表明,nNOS过表达株系在幼苗期对镉胁迫的耐受性相对于野生型明显提高。在镉离子处理条件下,nNOS过表达株系的脯氨酸含量高于野生型,H202和MDA的积累低于野生型。实时定量PCR的结果显示,nNOS过表达株系中编码镉转运蛋白的相关基因HMA2、HMA3和HMA9在正常和镉处理条件下与野生型相比没有明显差异。这些结果说明,nNOS过表达株系通过提高脯氨酸的积累和活性氧的清除能力来提高对镉胁迫的耐受性。6、nNOS过表达转基因株系(OE-1和OE-26)生长相对矮小并且晚花。对其内源NOS酶活和NO含量测定显示,这两个株系的NOS酶活和NO含量明显高于野生型,也比其他nNOS过表达株系高。荧光定量PCR的结果显示,这两个nNOS转基因株系中开花相关基因Ehdl、Hdl和Hd3a的转录水平低于野生型。这些结果说明NO可能通过调控这些基因的表达参与水稻开花调控。