蛋白质的氧连氮乙酸葡萄糖胺O-linked β-N-acetylglucosamine（O-GlcNAc）修饰是一种普遍存在于动植物核质蛋白质Ser-和Thr-残基上的蛋白质翻译后修饰。动物细胞中的研究发现O-GlcNAc修饰基团的循环由高度保守的两个酶来调节,一个是对蛋白质进行O-GlcNAc修饰的酶即OGT（O-GlcNAc transferase）,另一个是使蛋白质去除O-GlcNAc修饰的酶即OGA(O-GlcNAcase。OG从线虫到人和植物都是高度保守的。OGT在动物体内参与多种形式的非生物胁迫响应,例如UV辐射胁迫、乙醇胁迫、氯化钠及氧自由基等胁迫。在拟南芥中存在两个OGT的同源蛋白质即SPINDLY（SPY）和SECRET AGENT（SEC）。序列比较分析显示SEC与OGT具有更高的同源性,其同源性为33-38%。同时在C端具有酶催化活性的高度保守区内SEC与OGT的同源性达到63%。并且已经通过体外实验证实SEC具有O-GlcNAc糖基转移酶活性。SEC基因的ORF全长2934bp,编码977个氨基酸,编码蛋白质的分子量110KD。SEC具有两个功能结构域,即位于N端的由11个TPR串联结构构成的结构域,主要调节蛋白质与蛋白质之间的相互作用,以及位于C端的糖基转移酶结构域。对SEC基因的启动子进行分析表明,其包含多个胁迫响应顺式作用元件,其中包括3个ABREs 顺式作用元件;一个MYB 元件;一个 TC-rich repeats 元件;一个W box 元件。Real-time PCR分析表明SEC在转录水平受干旱和盐胁迫诱导表达,对ABA和冷胁迫则没有响应。因此推测SEC参与拟南芥非生物胁迫响应过程。我们利用从SALK库得到的SEC突变体的纯合体深入分析了 SEC在非生物胁迫响应过程中发挥作用的分子机制。通过分析野生型Col-0和sec-4突变体纯合体植株的耐旱及耐盐性,发现胁迫后sec-4的萌发和存活率均高于野生型,这说明sec-4增强了植株对干旱和盐胁迫的耐受性。同时,在sec-4突变体中过表达SEC可以恢复sec-4对干旱和盐胁迫耐受性增强的表型。利用分析软件预测了可能与SEC相互作用的蛋白质ERD5,ERD5为脯氨酸脱氢酶,主要功能是参与脯氨酸的降解过程。通过酵母双杂交（Yeast two-hybrid）和免疫共沉淀Co-immunoprecipitation（Co-IP）实验验证了二者的互作关系。分别构建了表达SEC-GFP以及ERD5-GFP融合蛋白质的瞬时表达载体并转化洋葱表皮细胞以及拟南芥原生质体,荧光定位观察分析显示SEC和ERD5在细胞质、核及细胞膜上均有分布,这表明二者的互作存在空间上的可能性。由SEC含有糖基转移酶功能结构域,因此我们利用WGA pull down和特异识别蛋白质O-GlcNAc修饰的抗CTD 110.6证明了 ERD5可以在SEC存在的情况下发生O-GlcNAc修饰。并且在ERD5的功能结构域内鉴定到两个O-GlcNAc修饰位点。与野生型相比,ERD5的T-DNA插入突变erd5提高了植株对非生物胁迫的耐受性。故我们推测SEC可能通过调控ERD5的活性进而调节脯氨酸合成,参与拟南芥非生物胁迫响应过程。我们测定了糖基转移酶抑制剂Alloxan处理前后野生型拟南芥中的脯氨酸含量,结果表明在Alloxan处理后脯氨酸含量上调,即SEC通过影响合成过程调节脯氨酸的含量变化。检测干旱及盐胁迫下Col-0和sec-4植株中非生物胁迫响应相关Marker基因的表达水平,结果显示KIN1,COR15,RD29A,RD29B以及P5CS基因在野生型和突变体中均上调,而sec-4中各基因的上调倍数明显高于野生型。其中RD29A无论在干旱还是盐胁迫后表达均明显上调,SEC突变能引起RD29A组蛋白质修饰水平的改变,ChIP实验证明SEC在胁迫前后与RD29A不同区段的结合丰度发生了变化,表明SEC通过与RD29A特定染色质区段的结合影响其组蛋白质修饰水平,进而调控其转录水平。综上所述,我们推测SEC参与非生物胁迫过程主要通过两条途径,一是通过对ERD5进行O-GlcNAc修饰调节其酶活性进而调控脯氨酸的合成;二是通过调节胁迫Marker基因RD29A的组蛋白质修饰水平影响其转录,从而参与非生物胁迫响应过程。