类泛素蛋白修饰分子（Small ubiquitin-like modifier,SUMO）修饰是重要的蛋白质翻译后修饰之一,它在改变蛋白质稳定性、亚细胞定位和蛋白质互作关系中起着重要作用。SUMO化修饰广泛参与植物应对干旱、极端温度、盐和营养素缺乏等非生物胁迫。马铃薯根系浅,容易受到多种非生物胁迫的影响,特别是干旱胁迫。揭示马铃薯抗旱的分子机制,进而筛选抗旱性马铃薯品种是保证产量和品质的根本方法。本研究对马铃薯中SUMO化成员进行高通量筛选和鉴定,并探索St SCE1和St SUMO1基因参与马铃薯干旱胁迫响应和调控机制。取得的主要结果如下:1.构建本地隐马尔可夫模型（HMM）在马铃薯全基因组中检索SUMO化途径的成员,并逐个分析保守结构域,最终鉴定出7个SUMO基因、3个SAE（E1）基因、9个SCE（E2）基因和1个SIZ（E3）基因。染色体定位显示SUMO化成员分布在9条不同的染色体上;所有SUMO化基因均为断裂基因,外显子的数量从2到13个不等。2.利用马铃薯数据库中的基因表达数据构建表达谱热图,结果显示马铃薯St SCEs和St SUMOs基因在不同器官中表达量差异明显,St SCE1/3/5/6和St SUMO1在甘露醇和Na Cl胁迫下表达量显著高于对照组。采用q RT-PCR进一步评估所有St SCEs和St SUMOs基因在PEG6000和Na Cl胁迫下的表达量,结果发现St SCE1/5/6/7和St SUMO1在两种胁迫下表达量均表现出显著升高。3.采用酵母双杂交技术在马铃薯文库中筛选St SCE1的互作蛋白,结果鉴定到23种潜在的互作蛋白;挑选其中3个潜在互作蛋白进行全长克隆,并进行酵母双杂交回转验证,最终发现St SCE1与St SUMO1和多酚氧化酶（PPO）互作。4.构建p RI201-AN-St SCE1植物过表达载体,并用农杆菌介导法转化马铃薯栽培品种“大西洋”。转基因株系与野生型相比,株高、根长、鲜重等农艺性状显著增加,这表明St SCE1基因的过表达促进了植株生长。在PEG6000胁迫下转基因马铃薯株系St SCE1基因表达水平显著高于野生型;并且,转基因株系具有更高脯氨酸（Pro）含量、抗氧化能力（TAC）和更低的丙二醛（MDA）含量。结果表明St SCE1参与了马铃薯的耐旱性调控。5.构建双启动子共过表达载体p RI201-AN-St SCE1-St SUMO1,用农杆菌介导法转化马铃薯栽培品种“大西洋”和花序浸染法转化拟南芥。结果发现转基因马铃薯株系的株高、根长、鲜重等农艺性状相比野生型显著增加;转基因马铃薯株系也具有更高的超氧化物歧化酶（SOD）含量、Pro含量、TAC和更低的MDA含量。转基因拟南芥相比野生型拟南芥也表现出更强的抗旱性表型。这表明St SCE1和St SUMO1基因共过表达显著促进了生长,并提高了植株的耐旱性。6.对马铃薯p RI201-AN-St SCE1-St SUMO1转基因株系和野生型植株及其PEG6000胁迫处理后进行转录组分析。结果发现p RI201-AN-St SCE1-St SUMO1转基因株系相比野生型显著上调基因1451个,显著下调基因1470个;p RI201-AN-St SCE1-St SUMO1转基因株系（PEG6000）相比野生型（PEG6000）显著上调基因1559个,显著下调基因1760个;在两组中,573个上调基因和630个下调基因相同。在上调表达的基因中有大量参与氧化还原过程、渗透调节物质积累、苯丙烷类生物合成和防水物质（蜡和木栓质）合成的功能基因。综上所述,马铃薯SUMO化途径与马铃薯干旱胁迫响应密切相关,St SCE1和St SUMO1通过积累渗透调节物质和提高氧自由基清除能力而提高抗旱性。