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海藻糖(Trehalose)对生物生长发育和新城代谢具有重要的保护作用,同时能提高生物体对干旱、盐渍、高低温等非生物胁迫的抗性。研究表明海藻糖的中间代谢产物海藻糖合成酶(TPS)的积累对于植物糖代谢和信号转导及形态构具有重要的作用。目前对Ⅰ型TPS基因的研究较为清楚,而对Ⅱ型TPS基因的功能研究未见报道。高山离子芥(Chorispora bungeana)是一种典型的高山冰缘植物,长期在高海拔、低温、强紫外环境下生长发育。它在形态结构上没有特殊性,因此高山离子芥是研究植物应答非生物胁迫的理想材料。本研究以高山离子芥为材料,以海藻糖-6-磷酸合成酶5基因(CbTPS5)为研究对象,通过一系列的生理生化和分子生物学研究方法,确定了逆境条件下CbTPS5的基因功能,并揭示高山离子芥的响应非生物胁迫的分子机制。具体结果如下：1.通过实时定量荧光PCR方法,研究高山离子芥CbTPS5的组织表达量,发现CbTPS5在营养器官都有表达,而且受到低温胁迫时表达均上调。2.阐述了高山离子芥CbTPS5基因参与多种抗逆途径。结果发现在低温胁迫胁迫后CbTPS5的表达量呈现增加趋势；ABA会诱导CbTPS5的表达略微增强,过表达CbTPS5植株受到ABA胁迫时表达种子萌发率和子叶绿化率也略高于野生型；NaCl胁迫使CbTPS5的表达量呈现减少趋势,使过表达CbTPS5植株萌发率和子叶绿化率也低于野生型；甘露醇(Mannitol)胁迫中萌发率和子叶绿化率远远高于野生型,说明CbTPS5基因参与植物响应非生物胁迫应答的过程。3.阐释了CbTPS5可能参与高山离子芥凋亡的调节。研究发现,高山离子芥在高盐胁迫之后会逐渐凋亡,在此过程中CbTPS5的表达量则呈上升趋势,表明CbTPS5在高山离子芥凋亡过程中起到一定的调节作用。4.确定了CbTPS5蛋白在细胞质和细胞膜上的定位。通过在烟草中瞬时表达目的基因融合YFP的过表达载体,确定了CbTPS5蛋白的亚细胞定位,发现其定位于细胞质和细胞膜上。综上所述,CbTPS5基因在高山离子芥响应非生物胁迫中具有重要作用,而且还可能与细胞凋亡有关。CbTPS5的功能研究不仅对于揭示海藻糖合成酶在调节植物生长发育、胁迫保护的分子机制具有重要意义,而且进一步探究高山冰缘植物响应各种非生物胁迫的应答机理提供了理论基础。