植物在生长过程中常常遭受各种生物或非生物胁迫的压力，为了提高其抗逆能力，维护植物的正常生长，现阶段人们常用基因工程手段对植物进行基因改造。前人研究发现BanLec具有抗病毒功能，AtLPA2蛋白具有维持光系统稳定性的功能。　　植物凝集素在抵御细菌、真菌以及病毒等病原体的入侵或生长方面起着重要的作用，已有研究表明，麦胚凝集素WGA可以抑制孢子发芽及木霉菌丝生长;伴刀豆凝集素ConA通过与细菌表面的多聚糖结合而对口腔细菌凝集、粘附和生物膜形成有一定的抑制作用。有研究指出，许多单子叶植物中的凝集素对人类及动物反转录病毒有明显的抑制作用。近年来发现，香蕉果肉中特异结合甘露糖的凝集素BanLec对L1210细胞系的增殖有明显的抑制作用，并可通过结合HIV病毒表面富含甘露糖的外壳蛋白gp120来抑制HIV病毒黏附于宿主细胞表面，阻止病毒进入宿主细胞内从而降低了HIV病毒对人体的伤害。已知TMV病毒和HIV病毒都属于RNA病毒，且都由外壳蛋白和单链RNA组成，结构上具有高度的相似性，但BanLec蛋白是否同样具有抗TMV的能力尚无相关研究报道。本文通过构建过表达BanLec基因的转基因烟草，对该基因抗烟草花叶病毒的能力及相关分子机理进行了研究:　　在本研究中，我们以烟草为实验材料，分别构建了过表达BanLec和AtLPA2的转基因植株，以检测BanLec蛋白是否有助于提高植物的抗病毒能力，以及AtLPA2蛋白是否能提高植物光合系统在高温逆境下的稳定性。　　(1)NCBI序列比对，未发现与BanLec蛋白同源的烟草蛋白。通过APD数据库对该凝集素进行功能预测，发现该凝集素具有α螺旋结构，并且与几个具有抗微生物病原功能的蛋白有一定的同源性。因此，我们推测转BanLec基因烟草可能具有一定的抗病能力。　　(2)构建了35S启动子驱动的植物双元表达载体。通过农杆菌介导法将含有该基因的植物表达载体导入烟草叶片中，得到了正确表达BanLec基因的转基因烟草。　　(3)烟草花叶病毒TMV接种后实验结果表明，转基因烟草对TMV的侵染产生了抗性，减轻了TMV侵染引起的系统症状，其显症期推迟了3-7d，侵染点显著减少，转基因烟草染病7d时发病率为0，而野生型为63.3％。28d试验期内转基因烟草的平均病情指数为51.04％，野生型为74.95％，转基因烟草对TMV的相对防效平均为31.9％。研究结果表明凝集素BanLec对TMV活性及其侵染烟草叶片的能力具有抑制作用。　　(4)TMV侵染后转基因烟草和野生型烟草的叶绿素含量均呈现下降趋势，但是野生型烟草的下降幅度更大，其中叶绿素a的含量下降尤为明显。12d时野生型叶片中叶绿素a含量下降25.7％，转基因下降11.3％，野生型叶片中叶绿素b含量下降21.5％，转基因下降8.7％。　　(5)透射电子显微镜对细胞结构进行观察后发现，感染烟草花叶病毒后的两种烟草细胞内部结构都发生了一定的变化，但相对野生型烟草，感病的转基因烟草叶绿体损伤程度较轻，膜结构完整，基粒排列相对整齐紧密，内容物未见溢出且病毒粒子未大规模的侵入细胞，表明转基因植株可能是通过推迟病毒粒子对叶绿体等细胞器的破坏而延迟病症的出现。　　(6)TMV接种后6d-24d时间内，转基因植株过氧化酶POD、SOD活性始终远高于野生型植株。这些结果表明，BanLec基因的表达提高了烟草体内抗氧化酶的活性，有效缓解了TMV病毒对植株造成的伤害。　　(7)病毒侵染诱发过敏性反应标志基因hsr203J基因的表达。对接种TMV的转基因烟草和非转基因烟草hsr203J基因的表达进行了RT-PCR检测。接种后烟草植株体内该基因的转录活性呈逐渐上升并趋势趋于稳定。转基因植株中hsr203J基因1h时有响应，而野生型植株3h开始才有响应。结果表明，转基因烟草对过敏性标志基因hsr203J更敏感，说明Banlec基因影响了植物防御反应，间接提高了转基因植物对TMV的抗性。　　在高温环境中，植物体内光合系统各功能组分都会受到抑制，活性下降，最终导致光合作用效率的下降和作物产量的降低。已有研究表明，在拟南芥体内，AtLpa2(lowPSⅡaccumulation2)是维持光系统Ⅱ功能和稳定的重要蛋白，AtLpa2基因缺失的突变体植株叶片呈灰绿色，生长受阻，叶片面积缩小至正常植株的70％。AtLpa2蛋白能够与CP43蛋白相互作用共同完成光系统Ⅱ的组装。为了进一步确定AtLpa2在维持植物光合作用稳定性方面的功能，本研究采用农杆菌介导法将拟南芥AtLpa2基因转化至烟草中，培育了AtLpa2过表达的转基因烟草植株，对其在高温环境下的光合系统的稳定性和相关生理生化的变化及其分子机制等进行了研究。相关结果如下:　　(1)生物信息学分析表明，拟南芥AtLPA2蛋白含有两个跨膜结构域，是一个类囊体跨膜蛋白。并且经NCBI数据库blast分析后未找到与其同源的烟草蛋白序列。　　(2)从拟南芥cDNA中扩增出AtLpa2基因，正向插入载体pCAMBIA1304中，构成双元表达载体.pCMLPA2，利用农杆菌侵染烟草叶盘，将重组表达载体pCMLPA2导入烟草，构建过表达AtLpa2的转基因烟草植株。并用RT-PCR方法验证该基因在转基因烟草中的表达。　　(3)生长表型方面，转基因烟草生长状态明显优于野生型，叶片面积增加，颜色加深。此外，转基因烟草对高温的耐受力提高，在40～52℃下，转基因植株叶绿素荧光参数Fv/Fm，ΦPSⅡ，ETR，qP的下降幅度均明显小于野生型植株，而qN上升幅度则低于野生型植株。这些结果说明转基因烟草相对野生型烟草受高温影响较小，光合系统复合物结构受损程度轻，光合系统更稳定。　　(4)进一步采用蓝色温和电泳分析了高温对转AtLpa2基因烟草和野生型烟草类囊体膜复合物各组分的影响。结果表明，在正常生长条件下，转基因植株PSI+LHCI含量多于野生型烟草4.7％;Supercomplexes、ATP-synthase/cytb6f、MonomericLHCⅡ、PSI、CP43(chlorophyllabindingprotein)缺失的PSⅡ和TrimericLHCⅡ含量无明显变化。高温处理后，转基因植株中Supercomplexes、PSⅠ+LHCⅠ、ATP-synthase/cytb6f和TrimericLHCⅡ复合体含量高于野生型植株。其中，野生烟草中Supercomplexes完全降解，含量为零，而在转基因烟草中发生部分降解，含量为11.7％;转基因烟草PSⅠ-LHCⅠ含量较野生型烟草多9.6％，转基因烟草ATP-synthase/cytb6f含量较野生型烟草多2.3％，TrimericLHCⅡ较野生型烟草多7.8％。随着处理温度的升高，野生型烟草中PsaC/PsbE共迁移的亚基含量逐渐下降，在52℃时完全解离，而转基因植株只是部分降解，结构相对稳定。野生型烟草中PsbF/PsbL和PsaJ/PsaK共迁移亚基降解程度远高于转基因烟草。说明高温下转基因烟草光合结构更稳定，且AtLPA2蛋白的过量表达对PSⅠ的稳定有一定的作用。　　因此，我们发现凝集素Banlec可通过延迟病毒入侵时间，诱导抗氧化酶活性的增加提高植物对TMV病毒的抵抗能力。与此同时，我们证明AtLpa2基因的过表达除增强植物光系统Ⅱ的稳定性外，也可以维持高温逆境下光系统Ⅰ膜蛋白PsaC、PsaJ、PsaK含量的稳定，进而稳定光系统Ⅰ天线蛋白复合体，并提高植物对高温的耐受能力。