ROP是植物多功能的重要分子开关，在植物生长、发育和防御反应等过程中起重要的调节作用，ROP的结构和功能及其作用机制研究是阐明植物生长发育和防御反应复杂机制的有效途径。但是迄今为止关于ROP家族的研究仅限于拟南芥和水稻等少数植物或少数成员，人们对ROP调控的生物学过程的认识还相当有限。　　 本研究选择作为典型的茄科植物且具有重要经济意义蔬菜的辣椒，在分离了辣椒CaROP1的全长cDNA并对其表达模式进行了较为详细探讨的基础上，获得其DN-和CA-CaROP1突变体转基因烟草T1代株系，分析DN和CA突变体对转基因烟草叶表皮细胞形态、根系生长的影响，对外源激素处理的应答及对逆境抗性及光合作用、光呼吸作用的影响，并利用酵母双杂交技术分离了DN和CA-CaROP1突变体各自的互作蛋白，取得了以下研究结果：　　 1、以拟南芥ROP10作为诱饵，blastn搜索辣椒EST库，获得与AtROP10同源的EST，对上述EST进行拼接获得一个共有序列并据此设计特异性引物，采用PCR法筛选辣椒cDNA文库，获得一个cDNA阳性克隆，测序并分析结果表明，该阳性克隆长度为1 149bp，含有一个编码197个氨基酸残基的开放读码框，其推导的氨基酸序列与烟草、拟南芥、玉米等植物上筛选的ROP/Rac蛋白具有70[％]以上的同源性，且含有高度保守的ROP功能域,推测该阳性克隆是辣椒ROP家族的成员之一，命名为CaROP1。　　 2、构建CaROP1与YFP的融合蛋白表达载体(p35S-ROP-YFP)，采用基因枪轰击法转化洋葱表皮细胞，在荧光显微镜下观察荧光蛋白在细胞内的分布，发现CaROP1主要定位在细胞膜上。　　 3、通过荧光实时定量PCR结果表明，在高温、低温、盐胁迫和青枯菌等非生物和生物逆境胁迫下，CaROP1的转录表达发生一定程度的改变。与无任何处理的对照相比，在高温胁迫下，6h前表达比对照提高，但在6h后表达开始降低；在低温胁迫下表达略有升高；在NaCl胁迫下，除了部分时间点，CaROP1的表达有所降低；在青枯病病原菌侵染作用下，CaROP1除在青枯菌接种24h外，其它时间点均比对照低。CaROP1在ABA、NAA、乙烯利、MeJA、SA等外源激素及外源活性氧H2O2的作用下的转录表达也不同程度地发生改变。在NAA作用下CaROP1在处理12h前下降，以后有所回升；ABA处理导致CaROP1表达量提高；乙烯利处理使CaROP1转录表达降低；在外源MeJA作用下CaROP1在2h前表达下降，以后高于对照；外源SA整体上使CaROP1的转录表达升高。从荧光定量PCR的结果来看，CaROP1可能参与了生物逆境和非生物逆境的抗性调节，而且CaROP1参与调节的上述防御反应可能与ABA、SA、JA、乙烯等信号途径有关。　　 4、通过构建CaROP1的野生型、DN和CA突变体的双子叶植物超表达载体，应用农杆菌介导的转化方法转化烟草，获得上述表达载体的转基因烟草植株及其相应的T1代株系，应用T1代株系的植株研究DN-和CA-CaROP1突变体对转基因烟草的叶表皮细胞形态、失水、根系生长的影响，对外源激素ABA和NAA的应答的调控，对植物的抗逆、光合作用及光呼吸速率的影响等。结果表明：　　 (1)CaROP1对转基因烟草的根系的侧根生长具有显著的影响，侧根数量依次为DN＞K326＞CA；　　 (2)DN-CaROP1表达使叶片表皮细胞由野生型的不规则镶嵌型变成长条形，而CA-CaROP1表达则使烟草表皮细胞变成方形，而且经膜定位突变的CA2S-CaROP1突变体的转基因植株叶片表皮细胞形状接近K326，这说明了膜定位对于CaROP1功能而言是必须的；　　 (3)CA-CaROP1转基因植株对外源ABA处理不敏感，而外源ABA处理可显著抑制DN-CaROP1转基因植株的根系生长和种子萌发；对于外源NAA处理也表现出相似于ABA的结果，说明CaROP1是ABA和生长素信号途径的负调节因子；　　 (4)CA-CaROP1转基因烟草植株表现出对43℃高温处理的敏感和对辣椒青枯病病原菌侵染的敏感，而DN-CaROP1的转基因植株则表现出对43℃高温和辣椒青枯病侵染显著高于野生型和CA-CaROP1转基因植株的抗性；　　 (5)CA-CaROP1和DN-CaROP1转基因植株及野生型K326烟草植株叶片的光呼吸速率也存在显著的差异，CA-CaROP1的转基因植株叶片的净光合速率略高于DN-CaROP1和K326植株，但DN-CaROP1转基因烟草的光呼吸速率则显著高于野生型K326烟草，CA-CaROP1的光呼吸速率最低。　　 5、通过酵母双杂交分离获得了DN-CaROP1和CA-CaROP1各自的部分互作蛋白。其中应用CA-CaROP1为诱饵蛋白分离获得了三类互作蛋白，一类促使ROP从CA形式转变为DN形式的ROPGAP蛋白、一类为含phox(PX)结构域的推定蛋白，一类推定为P70蛋白的假定蛋白；应用DN-CaROP1为诱饵蛋白分离获得了一系列与DN形式ROP互作的蛋白，包括GEF和HPR蛋白等。其中ROPGEF是一类负责ROP从DN形式转化为CA形式的蛋白,长度为1848bp,含有一个 533个氨基酸的开放读码框(附录2.1，图27)且有一个DUF315的保守功能域(图20)；HPR蛋白是一类与光呼吸有关的羟基丙酮酸还原酶，长度为1486bp，含有一个486个氨基酸开放读码框的蛋白(附录2.1，图26)，BLASTp功能域搜索与分析表明它与其它植物或单细胞生物衣藻的HPR具有较高的同源性,故将之命名为CaHPR1(图19)。　　 综合分析上述结果，本研究获得了一个位于细胞膜上的辣椒ROP蛋白，CaROP1，其转录表达受到生物和非生物逆境不同程度的影响，与ABA、生长素、SA、乙烯等信号途径密切相关，是ABA和生长素信号途径的负调节因子，CaROP1对植物叶片表皮细胞的形态建成和根系的生长具有调节作用，它的DN-CaROP1突变体可显著提高植物的高温和病害抗性，且可能与DN-CaROP1对光呼吸的调节作用密切相关。