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干旱是限制植物生长发育以及生物量积累的主要逆境因子之一,严重影响了我国的粮食安全。研究植物干旱胁迫响应基因,对于以分子育种手段获取耐干旱植物新品种,减轻干旱胁迫对植物危害至关重要。本研究的实验材料是模式植物拟南芥,对蛋白质组学方法获得在保卫细胞大量表达的蛋白编码基因进行研究,探讨它们在植物的干旱胁迫响应过程中的功能和分子机理。本研究筛选获得一个功能未知的基因At3g46060,属于Rab基因家族,命名为RABE1C。通过生理性状实验和电生理学等技术,对该基因是否及如何参与植物的干旱胁迫响应过程进行了系统分析。RABE1C是保卫细胞大量表达,参与植物的干旱胁迫响应过程的正调控GTP结合蛋白。RABE1C的表达受到外界干旱胁迫和ABA的诱导,通过GUS染色分析,发现RABE1C在保卫细胞中有大量的表达,GFP亚细胞定位实验表明RABE1C存在于细胞膜和细胞质中。RABE1C的T-DNA插入突变体rabe1c-1和rabe1c-2,在干旱条件下比野生型植株更加敏感,存活率更低。进一步利用离体叶片失水实验,结果也显示出,rabe1c-1和rabe1c-2的叶片相对失水率比野生型相对失水率更高。众所周知,ABA作为一种重要的逆境胁迫信号分子,可以减小植物气孔开度并减少水分散失,因此,突变体rabe1c的干旱敏感性状可能是由于RABE1C的缺失,造成ABA所诱导和调控的气孔运动过程的变化而引起的。本研究通过气孔运动实验,证明了突变体rabe1c-1和rabe1c-2对于ABA诱导的气孔关闭表现出较野生型弱敏感的性状,对于ABA抑制气孔开放的过程也得出一样的性状。保卫细胞的电生理实验结果也显示,突变体rabe1c的慢速阴离子通道对ABA表现弱敏感,敏感程度不如野生型Col-0。为进一步证明RABE1C基因的缺失是造成突变体rabe1c抗旱能力降低以及弱敏感性状的原因,研究通过构建RABE1C过表达与功能恢复载体,并筛选获得了两个RABE1C过表达株系RABE1C-OE-1、RABE1C-OE-2和两个RABE1C功能恢复株系RABE1C-C-1、RABE1C-C-2。气孔运动实验发现,与突变体性状相反,过表达株系对于ABA表现出较野生型过敏感的性状,即在ABA处理条件下,RABE1C过表达株系RABE1C-OE-1、RABE1C-OE-2的气孔开度比野生型Col-0更小,而RABE1C功能恢复株系RABE1C-C-1、RABE1C-C-2基本恢复了突变体rabe1c的性状,气孔开度与野生型气孔开度相近。干旱实验与离体叶片失水实验也显示,RABE1C过表达株系失水速率慢,抗旱能力增强。这些研究结果表明,RABE1C是ABA调控气孔运动通路中的关键正调控因子,可以通过提高保卫细胞跨膜离子转运对ABA的敏感度,减小气孔的开度,降低水分散失速率,进而提高了植物耐干旱能力。其作用分子机制的揭示,对于完善保卫细胞ABA信号通路有着重要的意义,也为分子育种提高植物耐干旱能力提供了功能基因和理论基础。