大麦是酿造啤酒的主要原料。随着啤酒大麦需求量的逐年增加，我国已成为世界上最大的啤酒大麦进口国。限制我国酿酒用大麦原料生产不足的主要因素在于国内啤酒大麦品种混杂、酿造品质差，无法满足啤酒工业的要求，这导致国产啤麦价格远低于进口优质啤麦，进而抑制麦农的种植积极性。因此培育优质、高产的啤酒大麦新品种是从根本上解决我国啤麦供需矛盾的关键所在。采用以转基因技术为代表的现代分子技术是进行啤麦品质改良的有效途径，其关键是要获得品质改良所需的优异基因资源，而h型硫氧还蛋白基因（Trxh）就是其中之一。来源于蓝色黑鸭草的硫氧还蛋白S基因（Trxs），与Trxh有显著的同源性，而且两者的蛋白表达产物有相似的生物活性。本课题组利用基因枪法将Trxs导入Harrington、Franklin、YP1、JY6与LSY5个啤酒大麦品种中，通过对转基因后代连续的分子检测和遗传分析，已获得来自不同受体的纯合转基因株系。本研究继续对转Trxs大麦T5代株系进行跟踪检测并对目的基因的表达进行分析，同时研究了转基因纯合株系(Y002)籽粒的生理生化变化，然后通过室内与大田实验相结合的途径，从大麦生长发育的不同阶段，研究Trxs对大麦抗氧化胁迫能力的影响，最后对转基因株系的发芽特性和农艺性状进行分析。主要研究结果如下:　　1筛选出Trxs稳定遗传并在籽粒发育中高效表达的纯合株系　　利用特异性PCR对转Trxs大麦T5代群体进行检测，从41个受检株系中筛选出12个遗传稳定的纯合株系;采用定量RT-PCR对纯合株系中目的基因的表达水平进行分析的结果显示，尽管表达水平存在一定的差异，目的基因在各个纯合株系的籽粒发育过程中均能高效表达。　　2在不同的发育阶段，Trxs明显改变了转基因大麦籽粒的生理生化特性　　①在籽粒发育、成熟种子及种子萌发过程中，Trxs对转基因大麦籽粒中的Trxh活性有明显的促进作用，种子萌发第2d二者差异最大，Y002的Trxh活性比CK高70.11％(P＜0.01)。②Trxs促进转基因大麦种子中淀粉酶与蛋白酶活性的增强。尽管Y002的α-淀粉酶活性在籽粒发育后期（花后35-45 d）低于非转基因对照(CK)，但在种子萌发的1-5 d中均显著高于CK(P＜0.01);其β-淀粉酶活性在整个籽粒发育阶段与发芽的2-4 d均高于CK。Y002的蛋白酶活性在发芽的3-5 d显著高于CK(P＜0.01)。③Y002种子的巯基含量比CK高42.83％，差异显著(P＜0.01)。④Trxs引起转基因大麦种子内的激素含量与贮藏蛋白聚合状态的改变。转基因种子中赤霉素与生长素含量显著高于CK(P＜0.05)，而二者的脱落酸与玉米核苷素含量差异不显著。在籽粒发育、成熟种子及种子萌发过程中，Trxs明显的改变了转基因大麦醇溶蛋白的聚合状态。　　3 Trxs增强了转基因大麦的抗氧化胁迫能力　　Trxs增强Y002种子萌发期及幼苗期的抗铝胁迫能力。①铝胁迫下Y002的氧化损伤程度低于CK。在铝胁迫96 h时（处理的最长时间），Y002萌发种子幼根的相对根长(RRG)为CK的1.40倍，而羰基含量和Evans blue相对吸收量仅为CK的76.87％和56.10％;此时，Y002幼苗根系中MDA与羰基含量仅为CK的75.31％与60.48％。②铝胁迫下Y002大麦萌发种子幼根的过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽还原酶(GR)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性显著高于CK(P＜0.05);铝胁迫下Y002幼苗的抗氧化酶活性也有类似的变化趋势，其根系的CAT活性高峰比CK提前21h出现。　　Trxs增强Y002幼苗的抗盐胁迫能力。盐胁迫下Y002幼苗的鲜重(FW)、干重(DW)、Fv/Fm及叶绿素a等生长指标高于CK，而MDA、羰基含量等氧化损伤指标及ROS含量低于CK，同时超氧化物歧化酶(SOD)、CAT与APX活性高于CK，铁蛋白大量积累的时间比CK早且持续时间长，这表明Trxs可以通过抗氧化酶活性的增强，有效清除ROS使转基因大麦具有更强的抗盐胁迫能力，同时也能通过铁蛋白含量的增加、抑制Fenton反应来减少羟自由基(HO·)的产生，从而缓解盐胁迫损伤。一氧化氮(NO)也能增强盐胁迫下大麦幼苗的抗氧化酶活性和在蛋白水平上调节铁蛋白的积累来缓解由盐胁迫引起的氧化损伤，但是其酶活性变化与铁蛋白的积累时间、积累量上又存在较大的差异，所以Trxs缓解盐胁迫损伤的机理与NO不完全一致。　　Trxs增强转基因大麦幼苗抗外源氧化剂的能力。①H2O2处理引起大麦幼苗叶片Fv/Fm值的降低和MDA含量的增加，Y002的Fv/Fm高于CK而MDA含量始终低于CK。H2O2处理下Y002的抗氧化酶活性高于CK，Y002的GPX活性高峰出现比CK早，而且在处理最后CK的SOD活性持续下降时，Y002的SOD活性却呈现上升趋势。②紫外辐射处理下Y002幼苗叶片的Fv/Fm值和MDA含量变化趋势同H2O2处理的结果类似。紫外处理下Y002的抗氧化酶活性变化趋势与CK一致，但其酶活性普遍高于CK。　　Trxs通过影响籽粒灌浆后期的谷胱甘肽(GSH)含量与APX活性，增强了转基因大麦的抗氧化胁迫能力，并改善了其光合性能。籽粒灌浆后期Y002旗叶与种子内GSH含量和旗叶中APX活性显著高于CK(P＜0.01)，旗叶Fv/Fm与Fv/Fo值普遍高于CK。　　Trxs增强Y002种子的抗老化能力。老化处理大麦种子的发芽势和发芽率下降，MDA、羰基含量和电导率明显上升，但是Y002老化处理种子的发芽势和发芽率均高于CK，氧化损伤指标低于CK，处理3d的Y002种子的发芽势与发芽率分别比CK高20.00％与22.22％(P＜0.05)，而MDA、羰基含量与电导率仅为CK的77.31％、84.98％与82.25％(P＜0.05);在处理同期，Y002种子中过氧化物酶(POD)、CAT等抗氧化酶活性高于CK。　　4 Trxs能够促进转基因大麦的发芽能力，改善麦芽品质。　　①转基因大麦Y002的发芽特性以及幼苗的生长能力优于CK。Y002的发芽势比CK提高了7.61％，7d幼苗叶的鲜重与干重显著高于CK(P＜0.05);②Y002的麦芽品质有所改善，其叶芽长度显著高于CK(P＜0.05)，糖化力、a-氨基氮、可溶性氮、库尔巴哈值与麦汁过滤速率分别比CK提高了2.80％、10.61％、9.73％、12.47％与10.52％;③Trxs对Y002的农艺性状无不良影响，Y002的成熟期略晚于CK，植株高度大幅度降低，单株产量有所增加。　　总之，本研究在对转基因大麦跟踪检测的基础上，选用外源基因稳定遗传并高效表达的纯合株系Y002为材料，研究了Trxs对转基因大麦抗氧化胁迫能力的影响。通过RRG、FW、DW、Chl a含量、荧光参数、发芽率等直观的外在生理指标，MDA、羰基含量、Evans blue吸收量、电导率等反映氧化损伤程度的生化指标，以及H2O2、HO·与超氧阴离子自由基(·O2-)等ROS含量变化，比较了Y0O2与CK在盐胁迫、铝胁迫、H2O2处理、紫外线辐射、强光、高温、干旱等多种逆境条件下抗氧化胁迫能力的差异，并运用SOD、POD、CAT等多种抗氧化酶活性测定及SDS-PAGE与肽指纹图谱分析等方法探究Trxs缓解氧化胁迫的机理。研究结果显示，Trx可以通过多条途径缓解转基因大麦的氧化损伤，如增强抗氧化酶活性、调节抗氧化酶基因的表达、促进铁蛋白的积累等等。根据本研究结果与相关文献报道，Trx在植物复杂的抗氧化胁迫防御体系中可能通过三个途径发挥作用:①通过调节抗氧化酶活性或诱导抗氧化酶基因的表达，Trx在保护植物免受氧化胁迫方面发挥基本的功能。②通过为受损伤生物大分子的修复提供还原力，或者调控参与受损生物大分子修复的酶活性，缓解氧化胁迫造成的损伤。③通过影响其它氧化还原系统的还原状态，参与ROS信号传导或控制相关基因的表达。同时本研究证实Trxs能改善种子萌发过程中的碳、氮代谢过程，进而促进种子萌发并改善麦芽品质。　　本研究证实了Trx的抗氧化胁迫与促进发芽的功能并初步分析了其机理，这对进一步研究Trx的生物功能具有重要的意义。Trxs的转入赋予了Y002抗逆性强、发芽特性好、麦芽品质优良等特点，而且对农艺性状无不良影响，这不仅为我国优质啤酒大麦新品种培育提供了优良的遗传资源，也为通过基因调控技术改善大麦品质提供了依据。