膜通道蛋白与植物对渗透胁迫的响应感知并响应环境刺激对所有生物都非常重要。植物不同于其它生物的一个显著特征就是不能自主迁移，只能被动依附于环境并接受坏境改变所带来的挑战。高盐、干旱和低温可以对植物造成渗透胁迫等伤害，是影响植物生长，降低农作物产量的最常见的非生物胁迫。本论文工作主要集中在小花碱茅抗盐机理研究和水稻水孔蛋白家族的以及对环境胁迫的响应分析两部分。 大多数单子叶禾本科作物属于甜土植物，对盐高度敏感。目前研究禾本科植物抗盐性最大的问题之一在于没有一个合适的模式系统，抗盐能力很强的禾本科植物小花碱茅则有能成为良好的模式植物。我们的实验结果表明，与中等抗盐植物小麦相比，盐胁迫下小花碱茅在体内Na+含量升高的同时能在体内累积大量的K+并在体内维持了较高的K+/Na+。电生理实验表明这种差异在一定程度上根源于质膜K+、Na+选择通透性的不同。在正常K+下Cs+抑制了小花碱茅对K+的吸收和从根部向地上部运输；TEA只抑制了K+从根部向地上部的运输。在低K+下，Cs+没有明显的抑制效应，TEA却同时抑制了K+、Na+从根部向地上部的运输。Cs+敏感的低亲和性内整流钾通道很可能在植株选择性吸收K+的过程中起到了关键的作用，TEA敏感的高亲和性的钾转运载体可能是Na+进入植株体内的主要途径。X-ray能谱微区分析结果直观的表明了Cs+抑制小花碱茅K+吸收以及K+在木质部的累积。内皮层细胞有可能是Cs+作用的主要部位，控制了K+、Na+进入木质部的过程。而这很可能是小花碱茅在根系与地上部间维持相当大的Na+浓度梯度以及正常的植株K+浓度的关键因素。深入研究小花碱茅的抗盐机理，并把小花碱茅的抗盐模式引入禾本科作物，以此提高禾本科作物的抗盐性是我们研究的最终目的。 植物具有庞大的水孔蛋白家族。许多研究表明，植物水孔蛋白的表达具有严格的时空特异性，并在转录、翻译以及翻译后修饰等水平上受到精密的调控。据此推测，水孔蛋白可能不是一个被动的而是有复杂的主动调控和适应机制的水分通道，使水分的跨膜运输可以得到精细的调控。在植物渗透调节过程中水孔蛋白与离子通道蛋白可能具有协同作用。为了对整个基因家族的功能有一个全面精确的认识，对每个家族成员进行分析是十分必要的。通过对水稻基因组等数据库进行检索，我们发现在水稻中至少存在35个水孔蛋白家族成员，其中PIPs12个，TIPs11个，NIPs11个，SIP1个。应用生物信息学方法，我们对水稻水孔蛋白家族的基因结构、氨基酸序列跨膜结构、蛋白空间结构等进行了分析，并根据保守Ar/R结构域的氨基酸残基对其进行了全新的分类。应用Real-timePCR技术我们考察了OsPIP的基础表达以及对各种环境胁迫的响应情况。在12个OsPIP中，PIP1；1(RWC1)、PIP1；2和PIP2；3(PIP2a)的表达丰度最高，PIP2；1、PIP3；1、PIP4；1和PIP5；1的表达丰度较低。部分成员的表达具有组织特异性，这可能和它们所执行的生理功能有关。OsPIPs对干旱、高盐、冷胁迫的响应模式存在很大差异；在响应环境胁迫时，一些OsPIPs的表达可能受依赖ABA的信号转导通路调控，而另外一些的表达调控可能以不依赖ABA的信号转导通路为主。全家族生物信息学分析，以及对12个OsPIP的表达进行研究为最终了解水稻水孔蛋白的生理功能奠定了基础。