我们用反向遗传学途径研究了R2R3 MYB基因在逆境胁迫中的功能。在本论文中,基于极其保守的MYB DNA结合结构域和很高的序列一致性,我们一起分析了AtMYB50和AtMYB61基因的功能特性。主要分析了AtMYB50和AtMYB61基因在重金属铅、低磷和渗透等非生物胁迫方面的作用。T-DNA插入导致的功能缺失性突变体atmyb50、atmyb61-Ⅰ和atmyb61-2较野生型均表现出不同程度的铅、低磷和渗透胁迫耐受性。无论是短期诱导还是长期诱导,AtMYB50和AtMYB61基因的表达被铅强烈抑制。AtMYB50和AtMYB61基因的功能缺失性突变体较野生型有明显较低的铅含量,至少在一定程度上与AtPDR12基因的表达增强有关,AtPDR12被认为是一个位于细胞膜上的铅离子泵,负责将细胞质中的铅离子或铅复合物泵出到细胞外。然而,GSH1基因在突变体中的表达没有大的改变,其是一个谷胱甘肽合成基因,谷胱甘肽能够螯合细胞质中的重金属离子并将其隔离到非活跃的细胞器中。该实验表明AtMYB50和AtMYB61基因敲除突变体对铅的耐受性不依赖于谷胱甘肽途径。这说明,这两个R2R3 MYB基因对重金属的耐受性不依赖于GSH途径,但至少部分地与AtPDR12基因有关。鉴于此,我们构建了双突变体atpdr12atmyb50和atpdr12atmyb61,发现在铅胁迫下其表型和铅含量均与atpdr12单突变体相似,说明AtMYB50和AtMYB61蛋白可能作为上游调控的转录因子调节了植株对Pb的耐受性。与此同时,我们构建了atpdr 50atmyb61双突变体,发现其铅胁迫耐受性较atmyb50和atmyb61单突变体显著提高,且铅含量也明显下降,表明AtMYB50和AtMYB61基因在调节铅耐受性方面具有独立性。综上所述,AtMYB50和AtMYB61基因的敲除性突变,可以增强铅耐受性并降低植株体内的铅含量。这可能对生长在铅污染土壤中的农作物的基因改良具有实际意义。有意思的是,除了对铅的耐受性,atmyb50和atmyb61突变体对CdCl2,CuSO4, CaCl2, MnCl2, AgNO3, FeSO4, FeCl3, NiSO4, ZnSO4, CoCl2和H2O2均没有耐受性,说明突变体对铅的耐受性可能具有专一性。总之,从突变体的表型到其铅含量,AtPDR12和GSH1基因表达水平的鉴定,及双突变体atmyb50atpdrl2和atmyb61atpdr12的生物学特性,表明AtMYB50andAtMYB61转录因子可能参与了AtPDR12基因的表达调控,从而将细胞质中的铅离子或铅复合物泵到细胞外,但其对AtPDR12基因的调控是直接还是间接效应仍不能肯定。AtMYB50和AtMYB61基因敲除突变体也表现出低磷不敏感性。实验结果表明突变体中的磷含量没有明显变化,但花青素的含量则较野生型明显下降。然而,虽然突变体的主根长度明显优于野生型,但野生型和突变体在低磷胁迫条件下的根毛数量却都显著增多。低磷胁迫相关基因表达分析表明AtPT1、AtACP5和AtPAP1磷转运子在突变体中有较大的变化。突变体对低磷的不敏感可能与植株体内激素合成能力的优化有关。另外,我们发现atmyb50和atmyb61突变体表现出增强的渗透和干旱胁迫耐受性。在渗透胁迫方面,我们用NbCl、KCl、LiCl和甘露醇作为胁迫介质检测了突变体在其作用下的表型,结果表明所有的突变体都不同程度地对这些渗透物质耐受,无论是在发芽率还是植株体积的大小方面。最后,我们证实atmyb50和atmyb61突变体相对于野生型对干旱胁迫也有耐受性。因此,我们认为atmyb50和atmyb61对渗透胁迫和干旱的耐受性可能有一定的相互关系。本论文主要创新点：1.MYB转录因子家族是拟南芥中最大的一个基因家族,主要与植物生长发育和逆境胁迫响应有关。我们的实验选择了重金属(尤其是Pb)作为逆境胁迫因子,以此揭示MYB转录因子是否参与了重金属胁迫的调节。2.我们选择了两个拟南芥R2R3 MYB基因AtMYB50和.AtMYB61,它们在整个MYB家族中具有最近的进化关系。实验表明这两个转录因子具有许多相似的功能,这可能与它们具有很高的序列一致性有关。