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天冬酰胺糖基化(N-glycosylation)是真核细胞中最重要的蛋白翻译后修饰之一。在植物中,N-glycosylation的紊乱会引起机体盐敏感以及对病原菌抵抗等抗逆能力的下降。我们的研究发现Nglycosylation过程中关键酶的缺失突变体表现出耐旱能力明显下降。为探索这一现象的内在机制我们进行了相关分析。结果显示:与野生型相比,突变体失水速率显著增加,气孔密度随着植物的生长呈下降趋势,但突变体的气孔密度均明显高于同期野生型,并且气孔开放程度更明显并伴有异常气孔簇的出现。遗传回复实验中,将其自身或35S启动子驱动的野生型基因导入突变体后,突变体叶片的气孔密度均可回复至与野生型相当水平,即N-glycosylation过程中关键酶的缺失是导致气孔异常的直接原因。我们分别从不同水平探索突变体气孔异常的可能机制。首先对直接影响气孔发育的正调控因子SPCH、MUTE及FAMA的表达水平进行分析。结果显示:突变体中这些调控因子的表达均明显上调。其次,检测分析了影响气孔发育关键激素,突变体中激素ABA和IAA的水平低于野生型,并且DR5-GUS染色结果也显示突变体中IAA的含量下降。另外,通过外施ABA或IAA处理,植株中SPCH、MUTE及FAMA的表达水平明显下调并伴随着气孔密度的下降,同时盐敏感现象也得到有效缓解。已有报道表明,β-葡糖苷酶(ATBG1)可水解产生活性的植物激素(ABA或IAA),在调控植物生长发育尤其抗逆过程中发挥关键作用。经分析发现,部分β-葡糖苷酶在N-glycosylation突变体中N-glycosylation修饰异常,并且总体蛋白稳定性明显下降,生物催化活性显著降低。此外,气孔发育的信号通路中包含多种配体及膜受体,如ERf和TMM等及一系列级联信号通路蛋白,其中膜受体ERf和TMM均含有多个N-glycosylation位点,且TMM的蛋白稳定性在突变体中显著降低,生物功能受N-glycosylation直接影响。暗示N-glycosylation会在不同位点不同层次同时参与气孔发育的调控,具体机制仍需进一步研究。综上,我们推断N-glycosylation缺失突变体中β-葡糖苷酶N-糖基化异常,生物功能受损引起体内活性ABA和IAA的含量降低,对SPCH、MUTE及FAMA的调控能力减弱致使其表达上调,最终导致气孔发育异常和失水速率增加,以及耐旱能力的下降。