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乙醛脱氢酶(ALDH)是生物界中常见的一种酶类。依赖于辅酶NAD(P)+,乙醛脱氢酶负责把代谢中各种醛类氧化成对应的羧酸。基于蛋白序列的差异,所有已知乙醛脱氢酶分为22个家族,不同家族的ALDH基因根据底物的不同,参与各种代谢过程。植物中包含12个ALDH家族,但与人类中的研究相比,植物ALDH基因的研究还很不充分,大多数研究只局限于其表达模式分析。ALDH7在动植物中高度保守,人类中的ALDH7A1基因参与赖氨酸降解途径中α-氨基己二酸半醛(AASA)的氧化过程。植物ALDH7在豌豆,油菜,苹果,藓类,高粱和拟南芥等物种中已得到克隆,它们的表达与果实的成熟和植物所受的渗透压逆境相关,但其具体作用还待进一步研究。近来,水稻的ALDH7基因被证实参与种子老化相关过程,该基因的T-DNA突变体胚乳呈黄色,所积累的色素有可能是美拉德反应(Millard reaction)的中间产物。另外,日本品种Hatsuyamabuki的稻米也是黄色胚乳,含有水稻突变体酸的新色素类化合物,但水稻突变体酸与ALDH7基因参与的生化途径的关系还缺乏系统的研究。本研究以一个黄色胚乳的天然突变体为材料,定位和克隆了OsALDH7基因,研究了该基因的表达模式,并且对该基因参与的具体生化途径做了部分探讨。主要结论如下：1.从一个水稻低谷蛋白品种(W3660)中,鉴定出一个天然的黄色胚乳突变体,该突变体除了胚乳颜色和种子蛋白含量之外,其它农艺性状与野生型没有显著差别。色素具有水溶性,在各种有机溶剂中溶解性不高。为了和前人通过转基因方法得到的golden rice区别开来,我们将这个突变体命名为jmw(金米王)。突变体色素的积累主要发生在种子发育的后期,并且受发育时期和储存时间的影响。遗传分析表明该表型受单个隐性核基因控制,用图位克隆的方法将基因定位于9号染色体26kb包含6个预测基因的区域内。2.通过测序和比较,发现定位区间内预测基因(LOC_Os09g26880)的第10外显子的存在单碱基突变,从而造成该基因的转录提前中止。该基因属于乙醛脱氢酶第7家族,命名为OsALDH7.进一步通过互补实验证实了OsALDH7的突变是产生黄色胚乳的主要原因。OsALDH7的表达受干旱,高盐和ABA处理等逆境的诱导,叶片的诱导表达比根部更明显,而且突变体jmw的抗旱能力比野生型W3660要差,显示OsALDH7在植物对渗透压逆境的抵御过程中起重要作用。同时通过检测野生型/突变体中ALDH家族其他基因的表达情况,发现突变体中大多数的被测基因表达有所提高,推测ALDH家族基因之间的表达有一定的补偿效应。3.通过高效液相色谱(HPLC)检测野生型/突变体中突变体酸A的含量,与前人的结果一致。随着种子的成熟和老化,突变体酸A的积累更加明显,与表型的观察结果相符。进一步检测赖氨酸代谢途径中的相关基因(LOR/SDH, AK, DHPS)的表达和代谢产物(酵母氨酸)在野生型/突变体中的含量,发现有规律性的变化,OsALDH7基因的突变造成赖氨酸降解及其代谢产物酵母氨酸的积累；在过表达OsALDH7基因的酵母中,游离赖氨酸含量大幅下降,而赖氨酸的代谢产物-酵母氨酸及其谷氨酸含量上升。综合上述实验结果,推测OsALDH7很可能参与水稻中赖氨酸的降解途径,缺失OsALDH7,赖氨酸可能通过未知的支路途径转化成突变体酸A等色素物质。