高温胁迫通常指环境温度超过植物能正常生长的临界值,对植物的生长发育造成不可逆转的伤害。一般认为如果环境温度高于植物最适生长温度10-15℃就会对植物造成热胁迫。随着人类工业文明的发展,温室气体排放的增多,温室效应加剧,全球气温逐渐升高。根据气候专家的预测,2050年全球气温与现在相比将会升高1-2℃左右,而2100年将会升高3-5℃,这会使包括小麦、玉米、水稻、油菜等主要粮食作物产量比现在减少一半。这是因为高温胁迫会影响蛋白功能、质膜稳定性、RNA剪切、细胞骨架等,从而影响植物细胞代谢并导致细胞形态和功能异常,严重影响植物生长的各个阶段包括种子萌发、营养生长和生殖发育等,甚至使植物死亡。大量研究还表明热胁迫会使植物产生大量活性氧,从而使植物经受氧化胁迫。因此明晰植物氧化胁迫的机制并调控活性氧的积累有重要意义。本文通过生理,生化和遗传实验,明晰了热胁迫下植物活性氧的胁迫调控机制,并且发现了有效降解热胁迫下活性氧积累,提高植物光合效率和高温耐受性的方法。所取得的主要结果如下:1、热胁迫下植物会积累大量的H2O2,表现出叶绿素含量下降,光合效率降低,生长受到抑制和存活率更低的热敏感表型。2、通过对H2O2次磺酸化修饰的蛋白进行质谱检测,鉴定到光呼吸代谢中催化有毒物质（2-Phosphoglyceric acid,2PG）降解的酶（2-phosphoglycolate phosphatase1,PGLP1）,发现H2O2在体外和体内都可次磺酸修饰PGLP1被并抑制其活性。3、通过将PGLP1的5个半胱氨酸逐一进行点突变并检测其H2O2修饰和酶活确定了PGLP1的次磺酸修饰的位点是86位半胱氨酸。遗传实验进一步确认植物体内PGLP1的H2O2次磺酸化修饰位点也是86位半胱氨酸。4、遗传实验证明在热胁迫下与野生型相比PGLP1过表达显著提高叶绿素含量、光合效率、鲜重和存活率,但过表达86位点半胱氨酸点突变PGLP1（PGLP1-C86S）则不能。与之相一致,PGLP1-RNAi株系则在热胁迫下表现相反。这些结果说明PGLP1在植物热胁迫应答中有重要作用。5、通过表达无过氧化氢酶体定位序列但含有叶绿体定位序列的CAT2在叶绿体内积累CAT2,使得转基因株系能有效降低热胁迫下植物H2O2的积累,降低PGLP1的次磺酸化修饰,增强了其酶活,提高了植物的叶绿素含量、光合效率、鲜重和存活率,从而增强了植物的耐热性。综上所述,我们研究证明高温胁迫下产生的H2O2会次磺酸化修饰PGLP1的第86位半胱氨酸,抑制其降解有毒物质2PG的活性,导致植物叶绿素含量、光合效率、鲜重和存活率下降。利用转基因技术将CAT2导入到叶绿体中可以有效抑制热胁迫下H2O2的积累,降低其对PGLP1的修饰,增强植物对热胁迫的耐受性。