叶片是水稻重要的源器官,其早衰严重影响水稻的营养生长,进而影响水稻种子的灌浆和成熟,造成水稻产量降低。NO是影响叶片细胞死亡的重要信号分子之一。虽然NO的功能得到广泛的研究,但水稻中,NO功能、分子作用机制以及亚硝基化目标蛋白仍然知之甚少。通过对水稻T-DNA插入突变体库的大规模筛选,我们获得了一个NO含量升高和叶片细胞死亡的突变体,noe1(nitric oxide excess1)。图位克隆表明,NOE1基因编码一个含有过氧化氢酶结构域的蛋白,与水稻过氧化氢酶A和B,以及拟南芥过氧化氢酶1、2、3具有非常高的序列相似性。noe1植株在黑暗(锡箔纸遮盖)或者低光条件下,叶片没有突变表型；而在强光条件下,其叶片出现漂白和细胞死亡表型。进一步实验证明noe1叶片细胞死亡受光照强度,而不是光照时间诱导。　　 强光条件下,noe1叶片过氧化氢含量升高,积累的过氧化氢激活硝酸还原酶,诱导一氧化氮产生。与日本晴相比,noe1植株中编码硝酸还原酶的基因OsNIA1和OsNIA2表达量分别升高3倍和9倍,而硝酸还原酶底物硝酸根和亚硝酸根的含量分别降低至日本晴的83％和65％。　　 利用PTIO(2-phenyl-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide,NO清除剂)清除一氧化氮,可以减轻过氧化氢诱导的noe1叶片细胞死亡,也可以使低光条件下noe1悬浮细胞的相对死亡率降低,说明一氧化氮参与过氧化氢诱导的noe1叶片细胞死亡。进一步的实验表明,noe1植株中蛋白质亚硝基化含量升高至日本晴的2倍,并且通过过表达OsGSNOR基因,能够降低noe1植株中蛋白质亚硝基化程度。低光条件下用G/GO(葡萄糖/葡萄糖氧化酶,过氧化氢产生系统)处理3天,noe1的OsGSNOR过表达转基因植株叶片细胞死亡程度比noe1植株明显减轻；而noe1的OsGSNOR干涉转基因植株叶片细胞死亡程度比noe1植株明略微加重,说明蛋白质亚硝基化参与过氧化氢诱导的noe1叶片细胞死亡。　　 通过生物素标记、纳升液相色谱和串联质谱,在日本晴和noe1植株中分别鉴定出73和100个亚硝基化蛋白,其中52个蛋白在日本晴和noe1植株中都被亚硝基化。这些亚硝基化蛋白功能主要涉及代谢反应、环境应答反应、遗传信息传递和氧化还原状态平衡。noe1植株特异的亚硝基化蛋白中,3-磷酸甘油醛脱氢酶(GADPH)和硫氧还蛋白(Thioredoxin)在动物中可以通过蛋白质亚硝基化参与细胞凋亡过程。　　 综上所述,我们的实验结果说明一氧化氮和蛋白质亚硝基化参与过氧化氢诱导的noe1叶片细胞死亡。