Harpin蛋白是革兰氏阴性植物病原细菌通过Ⅲ型分泌系统产生的一类效应蛋白,酸性,富含甘氨酸,对热稳定,对蛋白酶敏感,大多数对寄主植物具有毒性,能在非寄主植物上引起过敏反应并激发植物的多种有益反应。外源施用harpin蛋白能诱导植物产生系统获得抗性,增强植物对多种病害和蚜虫的抗性,提高植物的耐旱性,同时能促进植物生长。PopW基因是克隆于青枯劳尔氏菌Ralstonia solanacearum ZJ3721中的一种编码harpin蛋白的基因,其编码的PopW蛋白同以前报道的harpin类物质具有相同的性质：酸性,富含甘氨酸和丝氨酸,对热稳定,对蛋白酶敏感。原核表达的PopW蛋白处理烟草能够诱导烟草对TMV的抗性、促进烟草生长、提高烟草品质。为了进一步研究popW的功能,实验室前期构建了转popW基因的烟草。本文通过卡那霉素抗性筛选、PCR检测、PCR-Southern blot、RT-PCR分析以及GUS染色对T1到T3代的转基因烟草进行了筛选和鉴定,获得了21个T3代的阳性转基因植株株系。PCR分析、PCR-Southern blot以及RT-PCR检测结果表明,popW基因已经整合到烟草基因组中,并在转录水平正常表达。GUS染色进一步证明popW基因在翻译水平上进行了表达,且不同株系之间表达存在差异。对转基因烟草进行生长测定发现,转popW基因能促进烟草的生长。在MS平板上生长15 d后,转基因烟草的根长最高为非转基因烟草植株的1.67倍,移栽后60 d的株高、鲜重和干重最高分别为非转基因烟草植株的1.57、1.83和1.81倍。前期的研究表明PopW蛋白能够通过水杨酸信号途径诱导烟草产生系统获得抗性。为了进一步探究PopW的功能以及其作用机制,本文对转popW基因烟草进行了研究,在温室条件下对T3代转基因烟草进行烟草花叶病毒(TMV)病和青枯病的抗病性测定,并研究了转基因烟草对TMV和青枯病的抗病机制。对TMV的抗病性测定结果表明,转基因烟草对TMV的抗病性增强,防效最高达54.25%。接种TMV后,转基因烟草中H202的含量变化呈现出了典型的双峰模式,并且含量高于非转基因烟草的峰值。接种TMV后,防御酶PAL、PPO和POD的活性也高于非转基因烟草。对防卫相关基因的检测结果发现,在接种TMV前,转基因烟草中与水杨酸(SA)应答和过敏反应相关(HR)的基因的表达量均显著高于非转基因烟草,接种TMV后这些基因的表达均被显著诱导。嫁接实验进一步证明,转基因烟草中的抗病信号是可以传递的系统信号。对青枯病的抗病性测定结果表明,转popW基因也增强了烟草对青枯病的抗性,防效最高达81.32%。接种青枯菌后,转基因烟草中产生了大量的活性氧及过敏性细胞死亡,使青枯菌在转基因烟草中的增殖受到了抑制。对防卫相关基因的检测发现,将popW转入烟草后增强了烟草中与水杨酸(SA)、乙烯(ET)和茉莉酸(JA)信号通路以及过敏反应(HR)相关基因的表达。在对转基因烟草的研究过程中,我们发现,转popW基因烟草的种子在含低浓度H202的MS平板上能够正常萌发,而非转基因烟草种子的萌发却受到了抑制,因此,我们推测转popW基因可能增强了烟草对氧化胁迫的耐受性。本文在温室条件下研究了转popW基因烟草对氧化胁迫的耐受性,分析了转基因烟草耐氧化胁迫的作用机制。结果显示,与非转基因烟草相比,转基因烟草减轻了外源H202对幼苗生长的抑制作用。在百草枯诱导的氧化胁迫条件下,转基因烟草细胞受损伤的程度显著小于非转基因烟草。同时转基因烟草的抗氧化酶系POD、SOD、CAT的活性及抗坏血酸的含量都显著高于非转基因烟草,最大分别为非转基因烟草的1.95、1.68、1.33和1.34倍。转基因烟草中氧化胁迫应答相关基因NtAPX, NtCAT1, NtGST及NtCu/Zn-S OD的表达量也显著高于非转基因烟草,百草枯处理后其表达量最高分别为非转基因烟草的1.94、2.36、5.24和3.62倍。这些结果表明,异位表达popW基因赋予了烟草对病害和氧化胁迫的双重抗性。一方面,通过激活烟草的抗病信号通路,诱导防卫相关基因的表达,来增强烟草对TMV和青枯病的抗性；另一方面,通过增强活性氧的清除能力,减少活性氧对细胞的损伤,来增强烟草对氧化胁迫的耐受性。