植物在遭遇非生物胁迫时,为了维持自身正常生长发育的需要,进化出一套复杂且精细的信号转导网络。其中,MAPK级联通路在响应外界胁迫信号和调节胞内应答过程中发挥重要作用。本研究初步鉴定出一条小麦MAPK级联通路,并对其各激酶组分应答低磷胁迫和渗透胁迫的功能进行分析。1.构建TaMAPKKK32和TaMAPK2B酵母双杂交载体,利用酵母双杂交技术,阐明TaMAPKKK32、TaMAPKK2和TaMAPK2B的互作关系。经二缺、三缺和四缺等缺陷型培养基筛选,初步鉴定出TaMAPKKK32→TaMAPKK2→TaMAPK2B级联通路。2.利用酵母双杂交技术对TaMAPK2B下游部分转录因子进行互作蛋白筛选,结果表明,TaMAPK2B 与 TaNF-YA1、TaNF-YB4、TaNF-YC 1 和 TaNAC2A 等相关转录因子蛋白互作。3.对TaMAPKKK32的分子特征分析表明,TaMAPKKK32位于7D染色体,开放阅读框全长1251 bp,编码416个氨基酸,共有28个氨基酸位点发生磷酸化修饰。TaMAPKKK32分子量为45.95 kDa,等电点为8.39,不稳定指数为31.42。编码蛋白含有一般MAPKKK保守结构域和GTYRWMAPE保守基序,归属于Raf亚家族,与节节麦、大麦、二穗短柄草和水稻等种属的MAPKKK家族基因在核苷酸和氨基酸水平具有同源性,主要定位于细胞质膜。4.与正常培养材料相比,TaMAPKKK32在低磷胁迫下表达量升高,因此利用DNA重组技术构建融合TaMAPKKK32序列的表达载体,并建立遗传转化目的基因的烟草和小麦转基因株系。5.低磷和干旱胁迫下,超表达TaMAPKKK;A株系长势良好,叶片数量多,根系发达,单株和根系的鲜重及生物量增多,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性明显增强,可溶性糖、可溶性蛋白及叶片叶绿素相对含量升高,光合速率增强,丙二醛和活性氧含量下降。干旱胁迫下,超表达TaMAPKKK;A株系气孔关闭速率加快,叶片失水率降低。表明TaMAPKKK;A在介导植株抵御低磷和干旱胁迫中发挥重要作用。6.低磷胁迫下,AE 基因中的NtSOD1、NtFeSOD、NtMnSOD2、NtPOD1;2、NtCAT1;1、NtCAT1;3以及PT基因中的NtPT、NtPT2在超表达TaMAPKKK;A株系中上调表达;干旱胁迫下,AE基因中的NtSOD1、NtSOD2、NtFeSOD、NtPOD1;1、NtPOD1;2、NtPOD1;5、NtPOD1;6、NtPOD2;1、NtCAT1;2 以及 SnRK2基因中的NtSPK1、NtSRK2A、NtSRK2I在超表达TaMAPKKK;A株系中上调表达,表明TaMAPKKK;A通过调控AE基因的表达水平维持植株的活性氧稳态,通过调控PT基因的表达量影响植株对磷素的利用,同时通过调控SnRK2基因的表达量参与介导植株启动ABA信号调节机制。7.低磷和高盐胁迫下,超表达TaMAPKK2株系长势健壮,叶片茂盛,根系较长,单株和根系的鲜重及生物量增多,抗氧化酶活性明显增强,渗透调节物质含量及叶绿素相对含量升高,光合速率增强,丙二醛和活性氧含量下降;沉默表达TaMAPKK2株系则长势较差,根系发育不良,生物量积累匮乏。高盐胁迫下,超表达TaMAPKK2株系气孔关闭速率加快,叶片失水率降低。表明TaMAPKK2在介导植株抵御低磷和高盐胁迫中发挥重要作用。8.低磷胁迫下,AE 基因中的NtPOD1;1、NtPOD1;3、NtPOD1;5、NtPOD1;7、NtPOD2;1、NtPOD9、NtCAT3,PIN 基因中的NtPIN1b、NtPIN9以及 PT 基因中的NtPT4、NtPT5在超表达TaMAPKK2株系中上调表达;高盐胁迫下,AE基因中的NtMnSOD2、NtPOD1;1、NtPOD1;2、NtPOD1;3、NtCAT3在超表达TaMAPKK2 株系中上调表达,而NtPOD9在超表达TaMAPKK2株系中显著下调表达,表明TaMAPKK2通过调控AE基因的表达水平维持植株的活性氧稳态,同时通过调控PIN基因和PT基因的表达量影响植株对磷素的利用和植株形态建成。9.低磷胁迫下,与野生型烟草相比,超表达TaMAPK2B烟草株系共有差异表达基因40792个,其中显著差异表达基因2808个,差异基因主要参与磷素摄取、根体建成和维持细胞ROS稳态等生理过程,其GO功能主要富集在多种细胞代谢调节、离子运输和逆境伤害应答等过程;KEGG通路主要富集在双酚降解、多环芳烃降解和亚油酸代谢等方面,并广泛参与MAPK级联通路等信号转导途径;IPR功能富集分析发现,TaMAPK2B与Ser/Thr蛋白激酶、Tyr蛋白激酶、NF-Y转录因子、NAC转录因子和WRKY转录因子等家族蛋白具有互作关系。