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我国苹果栽培面积、产量和消费能力均居世界首位,苹果产业在生态环境优化、农民增收与农业结构调整等方面发挥了重要作用。然而,非生物胁迫严重威胁我国苹果产业的可持续发展。研究表明,VQ蛋白（Valine-glutamine motif containing proteins）作为转录调控辅助因子,参与到植物生长、发育和逆境响应等多个生物学过程中。本研究对苹果VQ基因家族成员进行了鉴定和基因克隆,构建了多个物种VQ蛋白的进化树,分析了其在多个组织中以及干旱胁迫下的表达模式。检测了苹果VQ基因家族成员之间和与MdWRKY转录因子之间的相互作用,通过转基因对部分成员进行了表型分析和在渗透以及干旱胁迫下的功能鉴定。这些结果将为苹果VQ基因的进化、结构和功能提供重要的信息,为进一步研究VQ-WRKY相互作用调控苹果生长、发育和胁迫响应提供坚实的基础。主要研究结果如下:1.利用苹果v1.0版本基因组数据库,鉴定了49个苹果MdVQ候选基因,并克隆得到26个MdVQ基因。进化分析表明,33种植物VQ蛋白共分为9组:I、II、III+IV、V、VI、VII、VIII、IX和X组。其中,I、V、VI、VII、IX和X组的VQ蛋白是在单、双子叶分离前产生,而II、III+IV和VIII组则是在单、双子叶分离后产生。序列分析、基因结构和保守域结构分析结果表明,苹果MdVQ蛋白VQ保守结构域是高度保守的。染色体定位分析表明,46个MdVQs基因不均匀地分布在17条染色体中,MdVQ19/MdVQ20、MdVQ26/MdVQ35和MdVQ33/MdVQ36经历了片段复制;MdVQ3/MdVQ4、MdVQ7/MdVQ8、MdVQ22/MdVQ23、MdVQ27/MdVQ28/MdVQ29、MdVQ38/MdVQ44和MdVQ40/MdVQ49经历了串联复制。qRT-PCR结果分析表明,MdVQs基因在不同组织中以及干旱胁迫下存在多种表达模式。2.Y2H、BiFC和Pull-down实验表明,MdVQ5/6/7/10/11/15/18/19/20/21/25/30/34/35蛋白能够与I组MdWRKY4/19和IIc亚组MdWRKY52/68蛋白相互作用,而不能与IIa、IIb、IId、IIe或者III组MdWRKY蛋白相互作用;MdVQ1/27/28/31/33/36/37/41/42/47蛋白能够与部分I组或者IIc组MdWRKY蛋白相互作用,而不能与其它组MdWRKY蛋白相互作用;MdVQ12和MdVQ16蛋白与I组和IIc组MdWRKY蛋白均不能相互作用。Y2H和BiFC实验表明,MdVQ1能够与MdVQ10/15/36蛋白相互作用形成异源二聚体;MdVQ10能够与MdVQ15/19/21/33/36/41/47蛋白相互作用形成异源二聚体;MdVQ15能够与MdVQ16/18/19/36/41蛋白相互作用形成异源二聚体,还能与自身相互作用形成同源二聚体;MdVQ36能够与MdVQ19/25/27相互作用形成异源二聚体。蛋白截短实验表明,MdVQ10和MdVQ15通过VQ结构域与MdWRKY52转录因子的WRKY结构域相互作用;C末端区域是MdVQ10与MdVQ15相互作用区域必需的。转基因功能分析表明,过量表达苹果MdVQ15、MdVQ25和MdVQ37能够影响转基因拟南芥和烟草的营养生长和生殖生长。3.qRT-PCR实验表明,苹果MdVQ36基因受到干旱胁迫诱导表达。亚细胞定位实验表明,MdVQ36定位在细胞核中。通过遗传转化实验获得了过表达MdVQ36转基因拟南芥株系和转基因苹果愈伤组织。过量表达MdVQ36转基因拟南芥株系在种子萌发阶段、幼苗阶段和成年植株减弱了对渗透胁迫和干旱胁迫的抗性,表现为种子萌发率和子叶绿化率降低;幼苗的根长、鲜重、脯氨酸和叶绿素含量减少,相对电导率和MDA水平增加;成年植株在干旱条件下存活率降低。过量表达MdVQ36转基因苹果愈伤组织减弱了对渗透胁迫的抗性,表现为鲜重显著降低。4.qRT-PCR实验表明,苹果MdVQ37和MdWRKY56基因受到干旱胁迫诱导表达。亚细胞定位实验表明,MdVQ37和MdWRKY56定位在细胞核中。酵母转录激活实验表明,MdWRKY56的N端是重要的转录激活区域。Y2H实验表明,MdWRKY56与MdVQ36和MdVQ37蛋白存在相互作用,并且WRKY结构域和VQ结构域及其侧翼序列对它们相互作用是必需的。通过遗传转化实验获得了过表达MdVQ37和MdWRKY56转基因拟南芥株系和转基因苹果愈伤组织以及过表达MdVQ37转基因苹果植株。过量表达MdVQ37和MdWRKY56转基因拟南芥株系在种子萌发阶段、幼苗阶段和成年植株增强了对渗透胁迫和干旱胁迫的抗性,表现为种子萌发率和子叶绿化率升高;幼苗的根长、鲜重、脯氨酸和叶绿素含量增加,相对电导率和MDA水平减少;成年植株在干旱条件下存活率升高。过量表达MdVQ37和MdWRKY56转基因苹果愈伤组织增加了对渗透胁迫的抗性,表现为鲜重显著增加。有趣的是,与过表达MdVQ37转基因拟南芥干旱处理结果相比,过表达MdVQ37转基因苹果植株减弱了对干旱胁迫的抗性,表现为Pn、gs、E、WUE、Fv/Fm、SOD、POD和CAT活性以及存活率降低,脯氨酸和相对含水量减少,相对电导率、H2O2和超氧阴离子水平增加。综上所述,MdVQ36和MdVQ37与MdWRKY56相互作用参与响应渗透和干旱胁迫。