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植物的生长常常会遭受多种生物胁迫和非生物胁迫的危害,如病原菌、干旱、低温、高盐、重金属等。生物和非生物胁迫能够诱导植物产生大量的活性氧（reactive oxygen species,ROS）,然而过多的ROS可以损伤蛋白质、膜脂、核酸以及其它细胞组分,从而对植株造成氧化损伤。谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase,GSTs）是植物清除活性氧相关酶系的重要成员之一,它通过催化GSH与亲电化合物形成易溶于水的共轭复合物,从而降低ROS等细胞内有毒物质的水平,维持胞内氧化还原状态的平衡。本研究基于岷江百合（Lilium regale Wilson）受尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）侵染过程的抑制差减杂交（suppression subtractive hybridization,SSH）cDNA文库中编码GST的EST序列,采用快速扩增cDNA末端（rapid amplification of cDNA ends,RACE）的方法克隆获得9个岷江百合GST的全长cDNA序列,并进行生物信息学分析,了解该基因家族以及其编码蛋白质序列的特性。通过（Quantitative reverse transcriptase PCR,QRT-PCR）检测岷江百合GSTs基因家族的表达特性。并选择LrGSTU5因构建植物超表达载体,采用根癌农杆菌介导法将LrGSTU5基因转入到烟草（Nicotiana tabacum）中超表达,最后以LrGSTU5转基因烟草T1代株系为材料,对该基因的功能进行研究。本论文的研究工作及得到的主要结果如下:1.采用RACE克隆得到9个GST的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析,岷江百合GST基因家族cDNA全长分布于828bp～1076bp,编码蛋白质具有216-239个氨基酸残基,进化树聚类分析将岷江百合GST基因家族成员分为四大类:5个tau类GSTs,1个lambda类GST,1个theta类GST,2 个 phi 类 GSTs。2.QRT-PCR分析显示,岷江百合GSTs家族成员在正常生长的岷江百合不同组织中的表达不尽相同;在水杨酸（salicylic acid,SA）,乙烯（ethylene,ET）,茉莉酸（jasmonic acid,JA）和H2O2四种信号分子处理后12h,LrGSTF1、LrGSTT1 表达下调,而LrGSTF2、LrGSTL1、LrGSTU2、LrGSTU3的表达上调;四种信号分子中,ET能显著诱导岷江百合多数GSTs家族成员的表达,而SA处理使其表达明显降低。在岷江百合接种尖孢镰刀菌后不同的时间段,9个岷江百合GSTs基因的表达水平也各不相同,LrGTF2、LrGSTU2在岷江百合和尖孢镰刀菌的互作中表达模式相似,且在岷江百合中的表达量要明显高于在西伯利亚百合中的表达量,此外,它们在尖孢镰刀菌接种后12h表达水平达到最高;而LrGSTTU1与LrGSTU3在西伯利亚百合与尖孢镰刀菌的互作中表达水平较高。3.构建LrGSTU5的植物超表达载体pCAMBIA2300S-LrGSTU5,采用根癌农杆菌介导法将其转入到烟草（Nicotiana tabacum）中,通过基因组DNA的PCR筛选得到LrGSTU5阳性转基因阳性株30棵,QRT-PCR表明LrGSTU5在5个转基因株系的T1代烟草中稳定表达。在平板抑菌试验中,转入LrGSTU5基因的烟草叶片粗蛋白对葡萄座腔菌（Botrosphaeria dothidea）、尖孢镰刀菌、拟茎点霉属真菌（Phomopsis sp.）、灰葡萄孢（Botrytis cinerea）均有不同程度的抑制作用。活体抗性分析实验结果显示,供试的LrGSTU5转基因烟草植株对尖孢镰刀菌和干旱胁迫具有较强的抗性。此外,LrGSTU5的表达显著增强了超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）,谷胱甘肽-S-转移酶（glutathione S-transferase,GST）和抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase,APX）的活性,降低了超氧阴离子产生速率及膜脂氧化程度,从而增强烟草对逆境胁迫的抗性。上述实验结果表明,岷江百合GST基因家族成员响应几种逆境胁相关信号分子,并参与抗尖孢镰刀菌的防卫反应。其中LrGSTU5受SA、ET信号分子的调控,LrGSTU5的超表达不仅显著提高烟草中的几种抗氧化酶的活性,提高了烟草对ROS的清除能力,还增强烟草对尖孢镰刀菌胁迫和干旱胁迫的抗性。因此,对岷江百合中的GSTU基因家族成员的克隆和功能研究,可以深入认识岷江百合的抗病分子机制,同时还为植物基因工程提供有用的基因资源。