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环境胁迫如干旱、高盐和极端温度等,严重影响着植物的生长、发育以及作物的产量和品质。为了应对这些不利的环境因素,植物逐渐进化形成了复杂的应答机制;其中,转录调控网络扮演着重要的角色,它依赖于大量转录因子的参与,这些转录因子包括MYB、NAC、AP2/ERF、bZIP、bHLH、WRKY等。在拟南芥和水稻中,MYB转录因子超家族鉴定工作已经完成,而且大量的研究表明,MYBs参与了植物对非生物胁迫的应答;然而,在小麦中关于MYB转录因子参与植物非生物胁迫的研究还相对较少。鉴定小麦中潜在的抗逆相关MYB转录因子基因,研究其对非生物胁迫的应答机制,将为小麦的遗传改良奠定分子基础。本研究鉴定和克隆了12个未见报道的R2R3-MYB基因,并分析了它们在各种非生物及信号分子胁迫下的表达谱。在此基础上,重点研究了TaODORANT1和TaMyb1D基因在转基因烟草中的功能,主要研究结果如下:(1)利用生物信息学的方法,在小麦中鉴定了12个未见报道的R2R3-MYB基因,并分析了它们的基因结构、氨基酸保守结构域及其进化关系。(2)本研究成功克隆了12个MYB基因,利用半定量PCR方法检测了12个MYB基因在各种非生物胁迫和信号分子处理后的表达情况。结果表明,多个TaMYB基因的表达均受到不同程度的调控,其中TaODORANT1和TaMyb1D基因的表达明显受到多种非生物胁迫的影响。qRT-PCR分析显示,TaODORANT1基因在PEG6000、高盐、ABA和H2O2处理后表达上调,而TaMyb1D基因的表达水平仅受到PEG6000和H2O2的诱导,表明TaODORANT1和TaMyb1D基因可能参与非生物胁迫应答。(3)基因枪轰击洋葱表皮细胞实验结果表明,TaODORANT1-GFP和TaMyb1D-GFP融合蛋白都只在细胞核中表达,为核定位蛋白。转录激活活性分析结果显示,TaODORANT1具有转录激活活性,且转录激活结构域位于C末端的171-265个氨基酸残基处;相反,TaMyb1D无论是全长还是各种截短的氨基酸序列,都不具有转录激活活性,这可能归因于C末端的EAR抑制元件。烟草瞬时表达研究结果表明,TaMyb1D能抑制OsCAD和TaCAD基因启动子的活性,作为转录抑制因子发挥功能。转录结合活性研究结果表明,TaODORANT1与II型MYB识别序列特异结合,而TaMyb1D与I型MYB识别序列以及AC类顺式元件特异结合。(4)对野生型和TaODORANT1过表达转基因烟草在干旱和盐胁迫下的表型和生理生化特性分析发现,转基因烟草对干旱和高盐的耐受性高于野生型烟草。在干旱处理后,TaODORANT1过表达转基因烟草叶片具有较高的相对水含量(RWC)和较低的失水率;离体叶片在失水和ABA处理后,转基因烟草气孔开度较小,甚至关闭,以减少水分的散失。在高盐处理条件下,与对照组相比,转基因株系中积累较少的Na+。干旱和盐处理后,转基因烟草叶片中SOD和CAT的酶活性增强,并且积累较少的H2O2和丙二醛(MDA)以及较少的离子渗漏(IL)。此外,在干旱和高盐处理后,TaODORANT1过表达上调了一系列ROS清除酶相关基因和胁迫相关基因的表达。这些结果表明,TaODORANT1增强了植物对干旱和盐胁迫的耐受性。(5)对野生型和TaMyb1D过表达转基因烟草在干旱和甲基紫精(MV)处理后的表型和生理生化特性分析发现,转基因烟草对干旱和甲基紫精(MV)的耐受性高于野生型烟草植株。在干旱处理后,TaMyb1D过表达转基因烟草叶片具有较高的相对水含量(RWC)和较低的失水率;在甲基紫精(MV)喷洒处理后,与对照株系相比转基因株系叶片中叶绿素的含量相对较高。干旱和甲基紫精(MV)处理后,转基因烟草叶片中H2O2和丙二醛(MDA)的积累以及离子渗漏(IL)较少。另外,在干旱处理后,TaMyb1D过表达上调了一系列ROS清除酶相关基因和胁迫相关基因的表达。这些结果表明TaMyb1D通过增强抗氧化酶系统的活性和调控胁迫相关基因的表达提高了植物对干旱和氧化的耐受性。TaMyb1D既增强了植物对非生物胁迫的耐受性,同时还参与植物的次生代谢。正常生长条件下,TaMyb1D过表达转基因烟草植株成熟叶片颜色较深,叶绿素含量有所增加,且转基因烟草叶片的分支叶脉之间呈现明显的折皱。TaMyb1D在烟草中过表达抑制了苯丙烷代谢相关基因的表达,减少了木质素和黄酮类物质的积累,从而影响了转基因烟草植株的发育过程。