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脱水素是一类在植物种胚发育后期富集的LEA蛋白，在植物耐逆过程中起重要作用。本实验室前期工作克隆并鉴定了一个大豆种子脱水素突变基因Gmdhnile，与其野生型基因GmDHN-THR相比，其编码序列发生了单碱基突变(C→T)，密码子由ACT变成ATT，导致第86位的苏氨酸(Thr)被异亮氨酸(Ile)替换。虽然突变引起的蛋白分子量变化不大(仅18Da)，但是Gmdhn-ile与GmDHN-THR之间的SDS-PAGE电泳迁移率却变化明显(约3000Da以上)。本研究采用PCR定点突变技术进一步证明单个氨基酸替换能够引起GmDHN在SDS-PAEGE中迁移率的明显变化。我们将该位点的氨基酸分别替换为亮氨酸(Leu)、丝氨酸(Ser)和缬氨酸(Val)，获得另3个蛋白定点突变体Gmdhn-leu、Gmdhn-ser和Gmdhn-val。SDS-PAGE电泳结果显示，当GmDHN的极性Thr被与其相似的Ser替换后，其迁移率几乎没有变化；而被非极性的Leu替换后，其迁移率与GmDHN-THR明显不同，但与Gmdhn-ile一致。说明GmDHN第86位的极性与非极性氨基酸的可换能够引起该蛋白电泳迁移率的明显变化。但在非变性PAGE电泳中，所有单个氨基酸替换的该蛋白突变体的电泳迁移率并无明显差别，这可能与电泳中SDS的存在会促进GmDHN在电泳中形成特定的三级结构，从而改变目标蛋白的迁移率有关。
为了研究该位点氨基酸的互换对其耐逆功能的影响，我们将这4个脱水素点突变基因Gmdhn-ile、Gmdhn-leu、Gmdhn-ser、Gmdhn-val和野生型基因GmDHNTHR分别导入拟南芥。转基因植株的表型分析表明，在高盐、干早和低温等处理条件下，转基因拟南芥比野生型表现出更强的逆境耐受能力，但各转基因株系间的差别不明显。在盐胁迫实验中，无论是种子萌发率还是胁迫后的恢复生长，5个转基因株系(4个脱水素点突变基因Gmdhn-ile、Gmdhn-leu、Gmdhn-ser、Gmdhn-val和其野生型基因GmDHN-THR)的表现都明显优于野生型拟南芥。在含不同浓度甘露醇的MS培养基上，5个转基因株系的种子萌发率也高于野生型拟南芥。在低温(-6℃)条件下持续冷冻处理24小时后，所有转基因株系的恢复生长状况也优于野生型拟南芥对照。此外，还对高盐(150mM NaCl)处理后5个转基因株系与野生型之拟南芥间在游离脯氨酸含量(WT提高4.9倍，5个转基因株系平均提高13.5倍)、植株的水分散失率(WT在25分钟时间的失水率为32％，5个转基因株系平均为16％)以及低温处理后的电解质渗出率(WT在-20℃处理1小时为61％，各转基因株系平均为35％)等方面的变化进行比较分析，结果同样也显示出过量表达GmDHN的拟南芥株系比野生型具有更强的逆境胁迫耐受性。
本研究可为大豆等植物的耐逆分子机制及基因工程研究提供参考依据。