干旱会降低土壤环境水势,使植物细胞失水并受到氧化损伤,是影响水稻生长和产量的重要因素。找寻水稻抗旱基因并研究其功能,培育节水抗旱的水稻品种对保证水稻稳产高产有着重要意义。已有研究表明水稻Gα蛋白RGA1参与响应干旱胁迫,但其响应机制尚不明确。实验室前期通过水稻cDNA文库筛选到RGA1的一个互作蛋白BCAT4。本研究利用双分子荧光互补技术验证RGA1和BCAT4的互作,并以实验室留存的野生型NIP、BCAT4突变体B1、RGA1突变体R5为材料,以B1和R5为亲本杂交获得双突变体BR、以转基因技术获得RGA1过表达株系ROE和BCAT4的过表达株系BOE,采用苗期PEG模拟干旱胁迫和分蘖期干湿交替灌溉处理,观察不同基因型水稻(野生型NIP、单突变体B1和R5、双突变体BR、以及过表达株系BOE和ROE)的表型,测定抗旱相关的生理与分子指标以及产量,对BCAT4和RGA1蛋白响应干旱胁迫的机制进行了研究,结果如下:(1)生信分析表明:BCAT4基因的启动子序列存在多个ABRE脱水响应元件,可能受ABA诱导;BCAT4在水稻全生育期均有表达,在营养生长中期和生殖生长初期表达量较高;STRING分析BCAT4和RGA1的互作网络包括Gα、Gβ蛋白和5个参与BCAAs代谢的酶。进一步构建了双分子荧光互补重组载体,利用BiFC技术成功在烟草叶片细胞中验证了 BCAT4和RGA1蛋白在细胞膜上发生相互作用。(2)利用转基因技术获得了BCAT4过表达株系BOE和RGA1过表达株系ROE,qPCR结果表明BOE的BCAT4基因相对表达量上升了 7.89倍,ROE的RGA1基因相对表达量上升了 3.65倍。以B1和R5为亲本杂交获得BCAT4和RGA1双突变体BR,测序表明BR的BCAT4和RGA1基因均发生了突变。(3)对照条件下,与NIP相比,RGA1基因表达量在BOE中显著下降,在B1中变化不显著,BCAT4基因表达量在R5显著上升,在ROE中变化不显著。干旱胁迫处理后,RGA1与BCAT4的基因表达量均显著增加。与NIP相比,RGA1的表达量在B1中上升,在BOE中下降;BCAT4的表达量在R5中上升,在ROE中变化不显著。(4)水稻幼苗PEG模拟干旱试验结果表明,BCAT4缺失显著降低了干旱胁迫下水稻的BCAT酶活、BCAAs含量、内源ABA含量,抗逆相关基因表达量和生理指标,使得水稻的苗期干旱存活率降低了 38.52%;BCAT4的过表达则提高了水稻幼苗的抗旱性。RGA1的缺失降低苗高,增大根冠比而改变水稻株型增强了耐旱性,而RGA1的过表达对上述大部分指标影响不显著。抗逆相关形态和生理指标的主成分分析及不同基因型水稻的耐旱综合因子得分结果表明,与NIP相stent graft infection比,B1的因子得分降低了 5.78%,BOE的因子得分上升了 5.21%,R5的因子得分上升了 10.2%,BR的因子得分上升了 11.45%,ROE的因子得分与NIP相近。RGA1对水INCB018424浓度稻抗旱性的削弱效应大于BCAT4对水稻抗旱性的增强效应。(5)分蘖期干湿交替灌溉处理后,与NIP相比,B1的生长受显著抑制,其产量减少了 12.56%;BOE的地上部和根系干重和总叶面积指数分别上升了 5.71%、14.58%和7.33%,但产量变化不显著;单突变体R5和双突变体BR的生长和产量均显著受抑制;ROE的生长和产量变化不显著。综上,RGA1则通过影响苗高和根冠比等以改变Bucladesine水稻株型而在水稻干旱响应中起负调控的作用,BCAT4则正调控水稻响应干旱胁迫的过程,BCAT4和RGA1可能在细胞膜上产生互作,这两个蛋白可能通过BCAAs的代谢过程产生联系,主成分分析结果表明RGA1对水稻抗旱性的负效应大于BCAT4的正效应,两者负协同水稻对干旱胁迫的响应过程。该结果可为进一步研究水稻BCAT4蛋白和RGA1蛋白的功能及水稻抗旱育种提供一定的理论与实践依据。