人类活动频繁及温室效应等，使得全球大气候发生了急剧的变化，导致农作物会经常遭到多种逆境胁迫的影响，这个给我国农业的发展和农产品的安全生产带了严峻的挑战，也极大地制约了我国蔬菜产业的可持续发展。因此，通过运用生理生化、环境调控、分子遗传学与表观遗传学等手段解析植物对逆境胁迫的响应机制，增强蔬菜作物对不良环境条件的抗性，对提高蔬菜产量、品质和经济效益，以及建立可持续农业皆具有十分重要的科学和现实意义。本文先以番茄(Solanum lycopersicum)为材料，研究了MPK1/2和H2O2信号在BR信号转导和BR所诱导的抗逆性过程中的作用，并利用病毒诱导的基因沉默技术(VIGS)从遗传学上进一步证明MPK1/2和RBOH1在BR诱导抗性过程中决定性作用，研究了MPK1/2和RBOH1对BR信号转导通路的调控，并初步阐明了BR诱导抗性途径与BR自身信号转导通路之间的关系。又以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)为材料，研究了组蛋白变异体H2A.Z介导的DNA去甲基化的调控机制，对组蛋白修饰，基因沉默和DNA甲基化进行了深入的研究，为今后研究表观遗传调控下的逆境基因响应的研究奠定基础。综合在番茄和拟南芥上的实验数据，所得主要结果如下:　　1发现了EBR能够诱导番茄MPK1/2的磷酸化　　通过不同的EBR浓度实验，发现了EBR可以诱导番茄MPK1/2转录水平的上升及蛋白的活性，其EBR所诱导的H2O2的产生与MPK1/2的活性呈现相关性。通过不同BR处理时间，我们明确了MPK1/2的转录水平，MPK1/2活水平，RBOH1的表达和H2O2的产生量与EBR处理时间的动态关系。　　2阐明了番茄RBOH1，MPK1和MPK2基因在EBR诱导的抗高温和氧化胁迫过程中的作用　　利用VIGS技术，沉默RBOH1，MPK1，MPK2和共沉默MPK1和MPK2后导致植物的抗逆性降低。沉默RBOH1，MPK2和共沉默MPK1和MPK2后EBR不能诱导番茄对高温和氧化胁迫的抗性，单独沉默MPK1后，EBR仍能够提高番茄对逆境的抵抗性。沉默RBOH1后，对MPK1和MPK2的转录水平无影响但是降低了其蛋白激酶的活力，另一方面，沉默MPK1和MPK2后，会导致RBOH1的转录水平降低，H2O2的产生量降低和MPK1/2的活力降低。这些结果表明，MPK2比MPK1在EBR所诱导的番茄抗逆性起着更重要的作用。RBOH1，MPK1和MPK2参与了番茄逆境响应，EBR诱导的抗性过程中，在H2O2的产生和MPK2激酶的激活的环节中，存在一个正向的反馈调节，来维持细胞质外的H2O2的水平及相关的信号过程。　　3研究并发现了BR的受体基因BRI1，BAK1及下游的磷酸化转录因子BZR1在调控番茄生长发育和逆境响应过程中的重要作用　　BR结合到位于细胞膜上的受体蛋BRI1上，BRI1与其共受体BAK1结合，启动BRI1磷酸化与去磷酸化，从而快速启动细胞内信号的级联放大，最终“打开”和“关闭”数百个影响植物正常生长的基因。本论文利用VIGS技术，系统研究在番茄BRI1，BAK1和BZR1在控制植物生长发育和逆境响应过程中的作用。研究结果表明，沉默BRI1，BAK1和BZR1基因后，植物生长速率减缓，植株矮小，对高温和氧化胁迫更敏感，且阻碍了EBR所诱导的提高植物光和效率和逆境抗性的效果。　　4研究了RBOH1和MPK1/2基因对受BR信号通路调控的BR合成基因的影响;分析了BR信号转导通路与BR由RBOH1-H2O2-MPK2介导的抗性途径的相互关系。　　受BR合成途径的调控，外源处理不同浓度的EBR会导致BR的合成基因D WARF和CPD的表达下调。利用基因沉默技术，在pTRV-RBOH1和pTRV-MPK1/2沉默植株，CPD和DWARF基因的表达显著下降，而外源BR不再对其有抑制作用，说明RBOH1和MPK1/2参与并调控了BR的信号转导通路。另一方面，沉默BR的受体BRI1、BAK1和下游转录因子BZR1后，通过对抗性，MPK1/2激酶活性和H2O2，MPK1/2, RBOH1基因表达等分析BR信号传导通路与BR诱导的抗性途径之间的相互关系，结果证明BR是通过BR1和BAK1是诱导H2O2和MPK1/2，BZR1可能介于H2O2与MPK2之间。　　5利用35S启动子甲基化的水平控制SUC2基因表达进而控制拟南芥根的长短，图位克隆到拟南芥抗基因沉默因子-ARP4，ARP6和PIE1。　　以模式作物拟南芥为材料，通过35S启动子驱动SUC2基因表达，导致拟南芥的根会在含有蔗糖的培养基上变短，通过EMS诱变，筛选根长变长的突变体，进行图位克隆，并且找到到3个与拟南芥中抗基因沉默相关的作用因子。ARP4、ARP6和PIE1相对应的突变体里，ROS1和IDM1的表达没有受到影响，说明可能是之前没有报道的激活DNA去甲基化的调节因子。　　6组蛋白变异体H2A.Z在抗基因沉默因子-ARP4，ARP6和PIE1介导的去甲基化过程中的重要作用　　通过全基因组甲基化测序，突变体arp4，arp6-1和pie1-1里甲基化水平升高，说明这些基因参与了去甲基化的调控。通过蛋白免疫过沉淀技术，研究了ARP4、ARP6和PIE1这3个基因与组蛋白H2A的变异体H2A.Z的相互关系，结果表明拟南芥ARP4、ARP6、PIE1和H2A.Z蛋白是在一个大的复合体里面执行功能。通过染色质免疫共沉淀技术，研究证明了这个复合体所调控的组蛋白变异体H2A.Z在DNA上的富集与抗基因沉默之间的关联，在arp4，arp6-1和pie1-1突变体里，在35S启动子这位点，H2A.Z的聚集量减少，甲基化升高。后续实验中，我们通过CHIP全基因组测序数据，将分析全基因组范围内H2A.Z的聚集与DNA甲基化的相关性。