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高温、低温、干旱和高盐等非生物胁迫均会对植物的生长及发育产生重大影响，甚至降低作物产量和品质。植物生长的不可移动性使植物必须适应不同的环境条件。通过长期的进化，植物已经进化出应对胁迫的一系列反应机制，例如通过复杂的信号转导系统来激活或抑制体内的生理生化过程从而提高对外界胁迫的抗性。LEA(LateEmbryogenesis Abundant)蛋白和海藻糖都在植物响应胁迫过程中均发挥重要作用。 本研究在棉花Solex表达谱分析的基础上，分离鉴定了棉花1个海藻糖合酶基因（Trehalose-6-phosphate Synthase，TPS）和3个LEA基因，分别为GhTPS11和GhDHN、GhLEA_18、GhLEA_4。利用qRT-PCR和反向遗传学方法分别对GhTPS11和GhLEA_4，GhLEA_18，GhDHN的表达模式和生物学功能进行了分析。主要结果如下: (1)氨基酸序列比较分析结果表明棉花TPS蛋白具有同源性很高的TPS结构域和TPP(Trehalose-6-phosphate phosphotase)结构域，与拟南芥TPS11同源性较高，命名为GhTPS11。三个LEA分别与拟南芥Dehydrin、PvLEA18、LEA_4同源性最高，分别命名为GhDHN、GhLEA_18和GhLEA_4。 (2) qRT-PCR结果表明Gh TPS11和GhLEA_18、GhLEA_4在棉花幼苗根和叶中均有表达，且在叶中表达量高于根中。GhDHN只在根中表达。高温、低温、高浓度NaCl和PEG均能诱导GhTPS11和GhDHN、GhLEA_18、GhLEA_4的表达，其中高浓度NaCl和PEG对4个基因的诱导表达尤为明显。同时四个基因的表达也受到植物激素ABA的明显诱导。说明GhTPS11和GhDHN、GhLEA_18、GhLEA_4可能在棉花幼苗的高盐和渗透胁迫中具有重要功能，且可能与ABA信号有关。 (3)利用转基因技术将Gh TPS1和GhDHN、 GhLEA_18、GhLEA_4基因在拟南芥中超表达。对超表达株系进行高盐、PEG和ABA等胁迫处理，发现4个基因超表达株系在幼苗和成苗时期均未有明显表型。只在种子萌发期发现，4℃下，OEGhTPS11超表达株系的种子萌发慢于WT，说明Gh TPS1超表达株系种子萌发期冷敏感。 (4) OEGhTPS11和WT体内冷胁迫响应基因的表达分析，表明种子4℃萌发2天时，OEGhTPS11体内CBF1和CBF2高于WT，而ICE1和CBF3表达低于WT，说明超表达GhTPS11引起的拟南芥种子萌发期冷敏感可能依赖ICE1-CBF途径。 (5)进一步分析发现，T6P含量和海藻糖含量在OEGhTPS11中都明显高于WT中，表明GhTPS11超表达引起的T6P和海藻糖积累可能是其萌发时冷胁迫响应基因表达差异的原因。 (6)另外，利用TAIL-PCR方法克隆到1679bp的GhDHN启动子序列。PLANTCARE启动子响应元件分析表明GhDHN启动子上含有多个非生物胁迫响应元件。同时GhDHN受到高盐和干旱等非生物胁迫诱导，且在根中特异表达，预示GhDHN启动子可作为特异诱导型启动子应用于基因工程中。