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为了适应不良的生长环境,植物在长期的进化过程中形成了一系列复杂而有效的应对机制。现有的研究表明,这种由于自身进化而获得的应对机制主要是通过转录激活或转录抑制相关的基因的表达发生作用的。而在这一过程中,转录因子发挥着重要的作用,通过与其他相关蛋白或自身之间的相互作用激活或抑制相关靶基因的表达。近年来,研究显示WRKY转录因子家族中众多成员都参与植物的非生物胁迫响应机制。目前已经成为植物抗性功能研究中的一个热点。但关于棉花,由于基因组大而复杂,转录因子家族成员众多,导致目前的研究还仅限于生物信息学分析、功能结构域的预测分析等方面。对于单个基因的结构、生理生化功能、靶基因及其盐胁迫下的调控网络还很不清楚。本研究利用耐盐碱棉属二倍体野生种旱地棉,开展全基因组范围耐盐相关WRKY转录因子的筛选、鉴定及功能分析,是一种有意义的创新性探索。主要研究如下:1.利用生物信息学技术从本实验室建立的棉属野生种旱地棉的转录组数据库中共获得了109个WRKY类基因。对旱地棉的109个GarWRKY基因的126个WRKY结构域构建系统发育树进行分类,发现第Ⅰ类有17个基因,第Ⅱ类有80个基因,第Ⅲ类仅有12个基因。这109个WRKY基因广泛分布于棉花的13条染色体上,且绝大多数集中分布于染色体两端。2.基于盐胁迫下旱地棉根和叶的表达谱分析,共筛选和克隆了28个盐胁迫相关GarWRKY基因,提交GenBank,获得登录号为KM438453-KM438480。这些基因的ORF长度范围从474bp到1848bp,平均长度为1048bp,编码的蛋白由157到615个氨基酸组成,平均长度为348个氨基酸。经在线软件亚细胞定位预测全部定位为细胞核。28个WRKY基因在旱地棉的根、茎、叶、花瓣、雄蕊和花萼组织表达特性分析表明WRKY基因并非在所检测的组织中均有表达,有27个GarWRKY基因在根中表达,而只有6个基因在检测的所有组织中都有表达。3.QRT-PCR结果显示,绝大多数GarWRKY基因在遭受盐胁迫1小时后就会被激活,在12或24小时时表达达到顶峰,然后在最后一个处理时间点（72h）回落到基础水平。然而,在叶中,绝大多数GarWRKY基因是遭受盐胁迫6时后才会被激活,在最后一个处理时间点（72h）表达达到顶峰。盐胁迫下WRKY基因表达分析显示绝大多数基因在叶中比根中感应盐胁迫要有所延迟4.根据基因表达分析结果,将GarWRKY5（盐胁迫后上调）,GarWRKY17（盐胁迫后上调）和GarWRKY22（盐胁迫后下调）三个基因克隆到pCAMBIA2301植物表达载体,利用农杆菌介导的浸花法成功获得了转基因拟南芥株系。T3代转基因拟南芥表型及生理生化物质分析结果表明,过表达GarWRKY5和GarWRKY17能够增强转基因拟南芥对高盐胁迫的耐受能力,而过表达GarWRKY22却加剧了转基因拟南芥对高盐胁迫的敏感性。VIGS分析表明缺失GarWRKY5和GarWRKY17基因的棉花突变体植株较对照组在盐胁迫下表现出更严重的盐害反应,而与对照相比,GarWRKY22缺失突变体没有显著差异表型。5.对盐胁迫下过表达GarWRKY17的转基因拟南芥进行了转录组测序,利用数字表达谱分析法以及生物信息学获得了11个GarWRKY17在棉花中的下游耐盐相关靶基因,利用RT-PCR分析了这些基因盐胁迫下的表达模式,最终阐明了GarWRKY17在盐胁迫下调控其下游靶基因的复杂的调控网络途径,主要为（1）激活NRT1.8（NO3-转运体）的表达,一方面将植物细胞内的NO3-转运到液泡中,通过调节离子的平衡来增加植株的耐盐力,另一方面促进植物细胞对外界氮元素的吸收,通过NRT使氮素通过氨基酸代谢途径以及次级代谢合成途径合成一些有机渗透物质进行渗透调节,从而增加植物的耐盐力;（2）激活Ca2+-transporting ATPase的活性,参与SOS途径后通过Na+/K+离子转运的反向离子转运体将体内多余的Na+排出体外,维持细胞内的离子平衡,使植物免受盐离子毒害而正常生长;（3）正常条件下,MYB102以及NAC3和WRKY17相结合抑制WRKY17的表达从而抑制植物的耐盐力,当植物受到盐胁迫后,激活了编码MYB102和NAC3转录因子的镶嵌阻遏蛋白基因的表达,导致镶嵌阻遏蛋白大量积累,从而抑制了MYB102以及NAC3和WRKY17之间的相互作用,进而激活下游DREB类和ZAT耐盐相关基因从而提高植物的耐盐能力;（4）盐胁迫增强GarWRKY17和GarWRKY28的相互作用,通过两者的这种组合调控增强植物对盐胁迫的应答反应的能力,从而提高植物对盐的耐受性。6.对盐胁迫下过表达GarWRKY22的转基因拟南芥进行了DGE分析,利用数字表达谱分析法,生物信息学以及RT-PCR获得了14个GarWRKY22在棉花中的下游耐盐相关靶基因,并最终预测了GarWRKY22在盐胁迫可能的调控网络途径,主要为（1）通过氨基酸代谢途径以及次级代谢合成途径合成一些有机渗透物质进行渗透调节;（2）通过调控光合作用途径中的电子转运体以及相关酶类的活性来参与植物的盐胁迫响应机制;（3）通过调控参与植物激素信号转导途径中的一些激素类蛋白的活性来参与植物的盐胁迫响应机制,如乙烯和GA等;（4）与其他转录因子互作如锌指蛋白类和LBD蛋白类。（5）通过激活MRPK活性而进一步调下游盐胁迫相关基因。