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随着全球气温的变暖,极端天气频繁出现。全球水资源短缺的状况已经日趋严峻。在世界范围内,由于缺水所造成的粮食减产,可能要超过其他因素所导致的产量损失的总和。我国正处在快速工业化进程中,随着工业化的加剧,可用耕地面积的减少,环境所承受的压力越来越大,各种极端的气候频频出现,严重威胁着我国的粮食安全。干旱是我们国家面临的严重环境威胁之一。解析植物在干旱胁迫下相关耐受调控机制对于提高植物的耐旱性有重要的作用。利用先进的生物学手段来改造作物,从而获得适宜干旱半干旱地区种植且具有优良农艺性状的作物品种,在实际的农业生产中具有非常重要的意义。真核生物翻译起始因子（eIF）是参与真核翻译起始的一类蛋白质。eIF2B是一种将eIF2上结合的GDP转换成GTP,为翻译的起始提供能量的起始因子。在某些外界环境胁迫下,eIF2的α亚基被磷酸化,从而抑制eIF2B的循环,从而促进逆境相关蛋白的翻译,促使相关的分子伴侣和氨基酸合成等相关基因的初始表达,共同协助生物体提高对逆境胁迫的耐受性。本研究通过生物信息学分析大豆基因组中eIF2B家族基因,并选择Glyma.07G090900.2（命名为GmeIF2B5）进行深入分析,探究其在干旱胁迫下的功能及其可能的作用机制。本文主要研究结果如下:1.大豆GmeIF2B家族基因生物信息学分析为了探究大豆GmeIF2B基因家族的系统发育关系,本研究对大豆GmeIF2B基因家族进行生物信息学分析,并对分析结果进行验证。分析结果显示eIF2B基因家族在大豆基因组中含有18个成员,这18个成员不均匀的分布在大豆的9条染色体上。而且大豆GmeIF2B基因家族可以被分为3个亚家族,每个亚族之间的基因结构及氨基酸结构域存在差异。启动子瞬时作用元件分析显示,大豆GmeIF2B基因家族为大豆组成型表达基因,选取最保守的SF2亚家族的GmeIF2B5基因,在干旱胁迫和ABA、乙烯激素处理,其基因表达模式验证了基因启动子分析的结果。这些结果显示,虽然大豆GmeIF2B基因家族在大豆中明显扩张,可能参与更多的生物进程,但该基因家族可能不是通过核酸或者蛋白含量的改变来响应环境胁迫。2.GmeIF2B5负调控大豆对干旱胁迫的耐受性为了对GmeIF2B5基因进行功能验证,本研究构建了 GmeIF2B5基因过表达株系和GmeIF2B5基因编辑株系。通过对各株系进行干旱处理发现,GmeIF2B5基因的过表达株系对干旱的耐受性明显低于野生型,而GmeIF2B5基因编辑株系对干旱的耐受性明显高于野生型。为了探究GmeIF2B5的作用部位和可能的作用机制,本研究对GmeIF2B5蛋白进行亚细胞定位分析和互作蛋白的筛选。结果表明GmeIF2B5蛋白定位于细胞核、细胞质和细胞膜中,而且GmeIF2B5蛋白可以与超过60个蛋白互作,分析表明GmeIF2B5蛋白不仅可以与翻译相关蛋白进行互作,还可以与乙烯通路关键蛋白GmEIL1和过氧化物酶GmPOD等蛋白进行互作。而且与野生型相比GmeIF2B5基因过表达株系具有较低的过氧化物酶（POD）的活性,而GmeIF2B5基因编辑的株系具有较高的过氧化物酶（POD）的活性。以上结果表明,GmeIF2B5是大豆耐受干旱胁迫过程中的一个重要负调控因子,可能在细胞核、细胞质和细胞膜中通过协助乙烯通路信号的传导和调节ROS细胞内的动态平衡,来调控大豆植株对干旱胁迫的响应。3.大豆GmeIF2B5互作蛋白GmHsp90s的功能研究热激蛋白90s（Hsp90s）是生物体最保守和最丰富的分子伴侣之一,是生物体保护性应激反应的重要组成部分。为了探究GmeIF2B5互作蛋白GmHsp90A1的功能,本研究对GmHsp90A1蛋白进行亚细胞定位分析和互作蛋白的筛选。结果表明GmHsp90A1蛋白定位于细胞核、细胞质和细胞膜中,而且GmHsp90A1蛋白可以与其高度同源的GmHsp90A2在细胞核、细胞质和细胞膜中进行互作。但这与GmHsp90A2亚细胞定位结果存在差异,GmHsp90A2蛋白位于细胞质和细胞膜中。通过结果可以推测GmHsp90A2可以与GmHsp90A1结合形成复合物的方式被转运到细胞核中。本研究构建了 GmHsp90A2基因过表达株系和GmHsp90A2基因编辑株系。通过对各株系进行热激处理发现,过表达GmHsp90A2基因的株系对热的耐受性明显高于野生型,而GmHsp90A2基因编辑株系对热的耐受性明显低于野生型。而且与野生型相比GmHsp90A2基因过表达株系具有较高的叶绿素和较低的丙二醛（MDA）含量,而GmHsp90A2基因编辑的株系具有较低的叶绿素和较高的丙二醛（MDA）含量。以上结果表明,GmeIF2B5的互作蛋白GmHsp90A1可能通过与GmHsp90A2相互作用来减少叶绿体的损伤并维持膜系统的稳定性,从而增加植株对热胁迫的耐受性。4.缺失GmeIF2B5可以促进ABA和ETH激素信号传导为了探究大豆GmeIF2B可能调控的通路,本研究选择基因编辑株系中耐旱效果较好的株系SP4与野生型WT在干旱胁迫下进行处理并进行转录组分析。以干旱处理野生型的转录本为参考,以|log2 FC|≥1和P-value＜0.1为筛选标准,一共获得1584个差异表达基因,其中上调表达基因289个,下调表达基因1295个。GO注释发现差异基因涉及到生物学过程、细胞组分和分子功能3大类,49个小类中。KEGG分析发现上调基因涉及18个代谢通路,下调基因涉及22个代谢通路中。本研究对转录组数据中的ETH和ABA激素信号通路相关的基因进行详细分析,发现ETH信号通路中的负调控因子Glyma.04G147000（命名为GmEBF2）在基因编辑株系中被显著下调,而正调控因子Glyma.17G240100（命名为GmERF）在基因编辑株系中被显著上调。而ABA通路中,ABA通路中负调控因子Glyma.14G162100（命名为GmPP2C）在基因编辑株系中被显著下调。分析结果说明,GmeIF2B5蛋白的缺失可能会促进植物体对ETH和ABA的信号传导。综上,在干旱胁迫条件下,GmEIL1、GmPOD等胁迫相关蛋白可能通过与GmeIF2B5解离并行使相应的功能,同时促进逆境激素信号的传导,从而使GmeIF2B5负调控大豆对干旱胁迫的耐受性。