小麦（Triticum aestivum L.）是中国三大粮食作物之一,小麦种子处于氧化环境中,会导致活性氧（ROS）过量累积,降低种子活力,影响发芽,造成缺苗减产。另外,活性氧的过量累积还与植株对高盐、干旱和高温等的适应性密切相关。甲硫氨酸（Met）作为含硫氨基酸之一,极易被ROS氧化为甲硫氨酸亚砜（Met SO）,导致蛋白质结构和活性发生变化。甲硫氨酸亚砜还原酶（methionine sulfoxidereductase,MSR）作为甲硫氨酸循环中重要的还原酶,则可以逆转这一过程,修复被氧化的甲硫氨酸,从而减少ROS对种子及植株造成的伤害。因此,MSR酶及其编码基因的研究对提高小麦品种的种子活力及抗逆性至关重要。本文评价小麦品种（系）间种子活力的差异,进而探究小麦种子活力与MSR酶活性的关系;在全基因组水平上,对小麦MSR基因家族进行鉴定;根据生物信息学分析,选取与种子活力及抗逆性密切相关的候选基因Ta MSRA4.2进行克隆,并将该基因转入拟南芥（Arabidopsis thaliana）,通过转基因拟南芥与野生型的对比分析探讨Ta MSRA4.2基因在提高种子活力及苗期耐盐性等方面的功能。主要研究内容和结果如下:1.180个小麦品种（系）的种子经过6年自然老化后品种间发芽率差异显著,说明种子活力在小麦品种（系）间存在广泛变异。对种子活力较高的豫麦18和种子活力较低的西农2003种子进行人工老化处理,取不同老化天数的种子同时进行发芽率和MSR酶活性的测定,并对两指标进行相关分析。结果发现,两品种的两指标均随老化天数的增加而逐渐降低,但两品种间平行比较,豫麦18的发芽率和MSR酶活性始终高于西农2003;两品种的发芽率与MSR活性均呈正相关。上述结果表明,种子活力和MSR酶活性在小麦品种间的差异确实存在,MSR参与小麦种子活力的调控。2.对小麦MSR基因家族成员进行鉴定,共筛选到17个MSR候选基因。根据蛋白保守结构域的不同,分为MSRA和MSRB两个亚家族,分别包括9和8个基因。同亚家族的基因具有较高的同源性,且蛋白基序和基因结构高度保守。通过顺式作用元件分析,小麦MSR基因主要受到植物激素、光调节、植物生长发育和胁迫响应四类元件调控。通过转录组数据和Wheat Exp数据库对小麦MSR基因进行表达模式分析,发现小麦MSR基因参与小麦的生长发育,响应多种胁迫条件,在不同组织中表达存在差异,在根、芽和叶中表达较高;不同小麦Ta MSR基因响应不同的胁迫条件,表明不同基因存在明显的时空表达差异。3.根据对小麦MSR基因家族的生物信息学分析,选择克隆了与种子活力和抗逆密切相关的Ta MSRA4.2基因。组织表达模式分析表明,Ta MSRA4.2基因在叶中表达量最高,花中次之,根中更少;在盐胁迫处理下,其表达量大幅度上升;在ABA处理下,上调表达;在GA3处理下,下调表达。利用Ta MSRA4.2基因构建Ta MSRA4.2-16318GFP亚细胞定位载体,采用PEG介导法转入小麦原生质体中,目标蛋白仅在细胞叶绿体中发出荧光,说明Ta MSR4.2蛋白定位于小麦叶绿体中。4.将Ta MSRA4.2转入拟南芥,对转基因拟南芥和野生型的种子进行人工老化处理并测定发芽率。转基因拟南芥种子的发芽率极显著高于野生型。经过CDT染色后,转基因拟南芥的种子颜色也较野生型深,显示其具有更高的种子活力。这一研究结果表明,Ta MSRA4.2基因有助于提高拟南芥种子活力,这与小麦中的研究结果相互印证。在不同浓度Na Cl处理条件下,转基因株系的发芽率显著高于野生型,总根长极显著长于野生型,说明小麦Ta MSRA4.2基因有助于提高耐盐性。在不同浓度ABA的培养基中,转基因拟南芥株系与野生型的发芽率虽没有明显差异,但转基因拟南芥的总根长也极显著长于野生型。综上,Ta MSRA4.2基因有助于提高植物种子活力和耐盐性。