青杆(Picea willsoni Mast)是松类中具有代表性的裸子植物,对环境有较强的适应能力。目前在青杆中已经分离得到很多抗逆相关的功能基因。这些重要基因的获得为利用转基因技术培育优质、抗病虫害的新品种提供了一定的基础。USP蛋白(Universal stress protein)是一种抗逆相关基因,它在非生物胁迫中发挥着非常重要的作用。但是在裸子植物中关于USP的研究很少,本文以为试验材料对USP基因进行研究。实验室前期已经通过RACE技术从青杆的cDNA库中得到青杆PwUSP1基因的cDNA全长,并进行了生物信息学分析。本研究旨在通过花序侵染法转化拟南芥和瞬时过表达青杆花粉等技术对PwUSP1基因的功能进一步探究,主要结果如下:1、本研究通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术来检测PwUSP1基因的组织特异性表达情况。结果发现,PwUSP1在青杆花粉中的表达量显著,说明PwUSP1可能在花粉中发挥作用。2、各种逆境胁迫处理下发现,PwUSP1对低温、高温、干旱、NaCl处理均有响应,并受到激素茉莉酸甲酯(MeJA)和脱落酸(ABA)的诱导。其中Pw USP1在盐胁迫和干旱胁迫下的表达量显著高于其他逆境处理下的表达量。3、亚细胞定位实验结果显示PwUSP1在细胞核和细胞质中表达。此外,酵母双杂实验结果说明PwUSP1自身能够形成同源二聚体。4、转化拟南芥获取T1代种子,将种子播种于抗性培养基中。筛选出阳性植株,繁育植株获得稳定表达T3代植株。并通过PCR技术、Confocol显微镜观察植株根尖GFP信号、Western blot技术分别进行了 DNA水平的检验、细胞水平的检验和蛋白水平的检验,以确保PwUSP1转入模式植物拟南芥中。检测根尖GFP信号定位发现,过表达植株的根尖GFP的定位结果与洋葱亚细胞定位结果一致。5、筛选纯合突变体植株,发现突变体在1713-1732碱基处存在19bp的缺失、表达量明显下调。6、获得各株系植株后,进行表型实验。种子萌发实验结果说明,外源转入青杆PwUSP1可以提高种子在NaCl和Mannitol下的萌发率,幼苗根长实验发现,oxPwUSP1植株主根长度长于野生型植株,说明了PwUSP1能提高植株在NaCl和Mannitol下的抗性。检测植株在逆境下的叶绿素含量和活性氧含量发现,过表达植株的叶绿素含量、CAT含量、POD含量要高于野生型植株,DAB染色结果发现,逆境处理下,过表达植株的活性氧含量要低于野生型植株。7、RT-qPCR实验结果发现,过表达PwUSP1使得部分逆境相关基因表达量上调,其中ABA通路基因表达量上调明显,推测很可能是依赖ABA途径来提高植株在逆境中的耐受性。8、花粉萌发实验说明了PwUSP1在花粉萌发过程中受到钙离子的诱导,通过基因枪技术瞬时转化花粉发现,PwUSP1改变了花粉管的生长方向及萌发率,但是具体的作用机制仍需要进一步探究验证。