谷氧还蛋白(Glutaredoxin,Grx)是一种小分子氧化还原蛋白,以巯基还原酶的形式在抗氧化作用中起重要作用。Grx通过还原蛋白之间的二硫键或蛋白谷胱甘肽化后形成的混合二硫键,调节蛋白的氧化还原状态,从而维持蛋白的活性。根瘤菌是一种革兰氏阴性菌,能够与豆科植物建立共生体系并利用宿主营养和能量进行固氮,而固氮酶遇氧气则失活。因此根瘤菌需要一个低氧环境来维持固氮作用的正常进行。通过生物信息分析,在豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum)3841中发现了三个grx基因:RLgrx1(RL4289),RLgrx2(RL2615)和RLgrx3(RL4261)。本研究通过构建豌豆根瘤菌grx突变体,来研究grx基因在根瘤菌生长、抗氧化胁迫和共生固氮中的功能。利用分子生物学方法将grx1、grx2和grx3克隆到自杀载体pJQ200SK和pK19mob上,构建出重组载体pJQgrx1?Spec、pKgrx2和pJQgrx3?Tc,通过三亲本杂交将重组载体导入到根瘤菌中,然后利用抗性或蔗糖致死筛选出三种grx单、双基因缺失突变株。最后利用噬菌体转导技术构建grx三个双基因缺失突变株和一个三基因缺失突变株。通过根瘤菌生长实验和氧化物抑菌实验,研究了grx在豌豆根瘤菌3841生长和抗氧化胁迫中的功能。生长实验结果发现,grx基因突变对根瘤菌3841的生长并无影响。通过抑菌实验发现,grx突变对高浓度的无机氧化物H2O2敏感,而对不同浓度的有机氧化物过氧化氢异丙苯(CuOOH)不敏感度。结果表明grx不参与根瘤菌在无氧化物条件下的自生生长以及有机氧化物过氧化氢异丙苯引起的氧化胁迫,但能修复由H2O2引起的氧化损伤。为研究grx对豌豆根瘤菌3841共生固氮的影响,本研究设计了豌豆根瘤菌3841与甜豌豆的盆栽实验。将生长4周的根瘤进行切片观察后发现,grx突变能够引起根瘤不同程度的衰老,其中以grx三突变体衰老程度最深;通过乙炔还原法测定固氮酶活发现,grx突变引起固氮酶活均比野生型显著性降低,但是grx的7种突变体之间固氮酶活并无明显差异,可能是由于其他的抗氧化补偿机制维持了根瘤固氮的低氧环境;通过根瘤数统计发现,除grx2突变株结瘤数不受影响外,其他grx突变株的结瘤都受到了明显影响,其中以grx3单突变体,grx1和grx3双突变体以及grx1、grx2和grx3三突变体受到影响最大;而grx2基因突变不影响结瘤数目,但相比野生型3841,根瘤的固氮活性显著降低,从而影响植株的固氮作用。本研究构建了grx的单突变、双突变及三突变体,通过自生实验、抗氧化实验和盆载实验研究发现了grx不参与无氧压力条件下根瘤菌的自生生长,其突变体对CuOOH亦不敏感,但grx参与修复由H2O2引起的氧化损伤中,并且能够影响根瘤的生长和延缓根瘤的衰老,从而影响根瘤的固氮效率。