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干旱、低温和高盐等逆境胁迫是限制植物生长的重要因素,如季节性水分供应短缺常常导致烟区和草地出现严重的产量下降和品质变劣。研究逆境胁迫下的植物生长发育和进行抗逆植物育种对农业可持续发展具有重要意义。热激蛋白（HSPs）是在应激胁迫条件下由生物体所产生的一类具有保护功能的蛋白质,其主要通过分子伴侣机制保护细胞而提高植物对逆境的耐受性,与逆境胁迫响应密切相关。论文将大肠杆菌（E.coli）热激蛋白编码基因HspQ遗传转化贵州主要经济作物烟草（Nicotiana tabacum L.cv）和喀斯特山区优质豆科牧草百脉根（Lotus corniculatus L.）,并研究该基因表达对受体植物生长发育和逆境耐受性的影响及其生理生化机制等,为利用HspQ基因创制抗逆新种质和发展灌溉水不足地区的农业生产提供理论依据。取得的主要研究结果如下:1.HspQ基因的生物学功能预测分析生物信息学分析表明,HspQ基因编码的蛋白含105个氨基酸,是一种亲水性蛋白,有28个蛋白磷酸化位点,无信号肽,无跨膜结构域,主要由无规则卷曲和α螺旋组成。推测该蛋白可能属于可溶性蛋白,在细胞质中起作用,能增强细胞持水力,很好束缚水分子,从而提高植物体的抗旱性。2.HspQ基因遗传转化烟草和百脉根构建了35S启动子驱动E.coli HspQ基因表达,gus::npt作为报告基因和抗性筛选标记基因的植物表达载体pSHHspQ。通过农杆菌介导的遗传转化方法和真空渗透瞬时转化方法,将HspQ基因转化烟草植物和百脉根牧草,经GUS组织化学染色和基因组PCR鉴定表明,分别获得了15株转基因烟草和20株转基因百脉根。3.HspQ基因表达对烟草抗旱性的影响10%PEG-6000干旱胁迫处理7d时,野生型亲本烟草（WT）的叶片出现枯黄萎焉现象,而转HspQ基因烟草（TP）叶片却仍呈现绿色,表现出较好的抗旱性。生理生化指标检测分析发现,TP烟草具有较高的叶绿素和可溶性糖含量,其光合性能优于WT。干旱胁迫下,TP烟草的SOD活性平均比野生型提高了92.77%,POD活性平均比野生型提高了180.56%,CAT活性平均比野生型提高了112.87%,MDA含量平均比野生型降低了187.58%。TP烟草可能通过增加保护酶活性和保护物质含量增强其干旱胁迫耐受性。4.HsPQ基因表达对百脉根耐热性和耐寒性的影响37℃胁迫环境中,WT百脉根叶片变黄干枯,逐渐皱缩,受损较TP植株严重;同样环境中的渗透瞬时表达处理3d的TP百脉根具有较高的叶绿素和可溶性糖含量,其SOD活性平均比野生型提高了45.84%,POD活性平均比野生型提高了42.01%,CAT活性平均比野生型提高了42.38%,MDA含量平均比野生型降低了38.10%。4℃胁迫环境中,WT百脉根叶片开始出现卷曲,受损较TP植株严重;同样环境中经渗透瞬时表达处理3d的TP百脉根具有较高的叶绿素和可溶性糖含量,其SOD活性平均比野生型提高了39.51%,POD活性平均比野生型提高了34.77%,CAT活性平均比野生型提高了33.30%,MDA含量平均比野生型降低了33.02%。研究表明,转HsPQ基因烟草在37℃和4℃胁迫环境中的生长较WT百脉根好。5.HsPQ基因表达对百脉根抗旱性和耐盐性的影响用10%PEG-6000干旱胁迫处理7d时,WT百脉根的叶片逐渐萎焉干黄并大量掉落,而TP植株则能较好保持绿色,无明显萎焉现象;TP百脉根具有较高的叶绿素与可溶性糖含量以及较强的光合性能,SOD活性比野生型平均提高了70.88%,POD活性比野生型平均提高了145.15%,CAT活性比野生型平均提高了73.87%,MDA含量比野生型平均降低了135.09%。采用150mmol/L NaCl溶液进行盐胁迫处理7d时,观察到WT百脉根开始出现叶片变黄和少量掉落,而TP则能较好保持其叶片绿色;TP百脉根含有较高的叶绿素与可溶性糖含量以及具有较强的光合能力,SOD活性比野生型平均提高了78.50%,POD活性比野生型平均提高了118.07%,CAT活性比野生型平均提高了43.41%,MDA含量比野生型平均降低了121.66%。研究表明,转HsPQ基因百脉根在干旱和盐胁迫环境中的生长较WT百脉根好,该基因表达提高了受体植株的抗逆性。6.HsPQ基因表达与转基因植物抗逆性的关系Real-time PCR分析表明,HsPQ外源基因的表达量与转基因植物的逆境耐受性相关。抗旱性较强的TP5转基因烟草植株具有较高的基因表达量,在具有较好抗旱性的转基因TP4植株和较好耐盐性的TP12植株中,HspQ基因表达量较高。