目的:棉花（Gossypium）是人类日常生活中非常重要的经济作物之一,也是必不可少的纤维作物,近年来,非生物胁迫因素常常从多方面影响着棉花的产量和质量,光照条件也是属于非生物因素之一,自然条件下大部分作物常常处于光能量过剩的状态。植物在强光下还会出现光抑制,光抑制会降低作物的光合能力,使光合机构失活。相关研究发现,PsbS基因在光保护、非光化学淬灭过程中起了重要作用,目前对于植物光合系统相关基因的克隆与研究的报道很多,拟南芥、水稻、毛竹、东南景天等多个物种的PsbS基因的序列已经有发表和研究报道,但是PsbS基因在陆地棉（Gossypium hirsutum Linn.）中的研究报道较少。本课题组之前已对该基因进行了克隆和初步表达分析,本研究在已得到的克隆的棉花光合系统Ⅱ PsbS基因的前提下,深入研究了该基因在光系统Ⅱ的光保护中的作用机制,通过提高光合能力提高棉花产量,为高光效棉花育种奠定理论基础。方法:本研究以转GhPsbS基因的烟草（Nicotiana tabacum xanthin）T3株系及非转基因（普通野生型,wt）烟草为材料,比较两者的生物学性状（株高、干鲜重、叶面积、叶绿素含量及类胡萝卜素含量）、不同光照强度(75、240、450、600μmol·m^-2·s^-1)下的生理性状（抗氧化酶SOD、POD、CAT）;光合酶RUBP、PEPC;F₀、F_m、F_v/F₀、F_v/F_m、φE₀、PI_ABS、NPQ、ΦPSⅡ、ETR、qP等叶绿素荧光特性;净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、细胞间CO₂浓度（C_i）、蒸腾速率（T_r）等光合指标,及抑制剂处理（DTT、DCCD）所带来的差异,还有不同处理下各株系间表达量的差异,利用相关性分析对该基因的耐强光胁迫进行评价;以转pGWB17-GhPsbS基因的过表达棉花植株、转35HK-GhPsbS基因的干扰棉花植株及对照植株（YZ-1）为材料,测量相应植株的表达量、叶绿素荧光特性、光合特性,综合分析GhPsbS基因在棉花光合作用中的功能。结果:1)转入GhPsbS基因后的烟草各株系与野生型（WT）烟草在表型特征上有明显差异,转入GhPsbS基因的烟草叶片在生长前期比野生型烟草叶片生长速度较快,相同的生长条件(光照强度为240μmol·m^-2·s^-1,温度为25℃)下,转GhPsbS基因烟草两个株系的叶面积、株高、干重、鲜重都显著高于野生型烟草;2)转入GhPsbS基因的烟草的表达量明显比野生型高、且在作物正常生长环境(即光强为240μmol·m^-2·s^-1)下,转GhPsbS基因三个株系烟草的相对表达量分别是野生型的5.2、4.6、6.9倍,然后降低或者升高光照强度,转基因的表达量仍然高于野生型的表达量,不同的光强处理和不同的抑制剂处理后,发现转GhPsbS基因的烟草株系的表达量都极显著高于野生型的烟草;3)转基因烟草的叶绿素含量与野生型烟草间也存在明显不同,转基因株系中L3的叶绿素a、b含量最高,分别是野生型的1.39、1.62倍,而类胡萝卜素含量也比野生型高出了39%,说明了转GhPsbS基因能提高烟草的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量;4)转GhPsbS基因的烟草抗氧化酶SOD、POD、CAT的活性低于野生型烟草,表明转入了GhPsbS基因降低了植株的抗氧化酶活性,而在高光强下转基因株系的光合酶PEPCase高于野生型,RUBPCase却低于野生型;5)比较了转基因株系与野生型间的叶绿素荧光特性的差异,发现转基因株系的荧光参数Fo、Fv、Fm、Fm/Fv、PI_ABS、NPQ、ΦPSⅡ、qP、ETR、φEo都高于野生型烟草;说明了PsbS基因确实更能提高植株的光能捕获能力和电子传输能力;6)不同的光强下,转GhPsbS基因的烟草植株具有更高的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）,而野生型则是胞间CO₂浓度（Ci）更高,导致野生型的Ci高于转基因株系的原因是非气孔因素造成的;7)抑制剂DTT和DCCD处理后,转基因烟草株系的叶绿素荧光及光合能力均出现了明显下降,而使用抑制剂DTT后造成植株NPQ的下降远大于使用DCCD后带来的NPQ的下降,说明叶黄素循环和类囊体膜质子梯度都在烟草NPQ中发挥重要作用;8)转基因过表达棉花的表达量、叶绿素a、b和类胡萝卜素含量、叶绿素荧光特性、光合特性均高于干扰的棉花植株,说明该基因的存在可以增强植株的光合能力,为棉花育种提供了理论依据。