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逆境下光合作用介导的植物细胞内会产生的氧自由基(ROS),而ROS反过来会通过攻击光合电子传递体、光合膜和PSⅡ等,导致植物光合机构的破坏。因此,清除叶绿体内的ROS特别是叶绿体内膜的H2O2是保护逆境下植物光合机构免受伤害的前提。在逆境胁迫下,叶绿体抗坏血酸氧化酶(APX)对ROS极为敏感,ROS会使APX钝化失去活性。在APX钝化时,双半胱氨酸型硫氧还蛋白过氧化物酶(2-Cys Prx)在叶绿体中具有清除ROS的作用。2-Cys Prx是新近在酵母菌中发现的一类硫氧还蛋白过氧化物酶(Prxs),具有清除ROS的作用,高等植物叶绿体中存在2-Cys Prx,但是,在光破坏防御中的作用机制尚不清楚。本研究通过克隆烟草叶片2-Cys Prx基因,将其转化到烟草中,利用2-Cys Prx基因过表达转基因植株,研究2-Cys Prx在叶绿体中清除H2O2的功能,探索逆境下2-Cys Prx在光破坏防御中的调控机理,为植物抗逆生理学提供理论基础和技术支撑。通过反转录RT-PCR的方法从烟草品种“龙江911”叶片中克隆出2-Cys Prx基因的cDNA全长,其基因的大小为816bp,包含了基因完整的编码序列,且与已发表的基因序列相似度99.00%以上。利用表达载体prok Ⅱ与2-Cys Prx基因构建了植物过表达载体,利用抑制表达载体pK7GWIWG2(Ⅱ)通过Gateway技术与2-Cys Prx基因构建了植物抑制表达载体,之后导入农杆菌LBA4404中,通过农杆菌介导法将其转入到烟草中,获得转基因植株。经基因组DNA的PCR和半定量RT-PCR的分子生物学检测后,获得过表达和抑制表达转基因植株。以2-Cys Prx过表达转基因烟草为材料进行盐胁迫处理,以野生烟草为对照,测定光合暗反应活化前(调制式荧光)和暗反应活化后(连续激发式荧光)PSⅡ光化学特性,验证2-Cys Prx在光破坏防御中的作用。结果显示：盐胁迫下,野生烟草APX活性明显降低,H202含量升高,而2-Cys Prx过表达转基因烟草叶片中H202含量明显低于野生烟草,说明2-Cys Prx在APX活性降低时可清除H202,减轻了盐胁迫下的氧化伤害。同时发现,盐胁迫下2-Cys Prx过表达转基因烟草叶片PSⅡ原初光能转化效率(Fv/Fm)降低幅度明显低于野生烟草,而且叶绿素荧光强度比野生烟草低,K点(照光后大约300μs处的特征位点)低于野生烟草,说明通过转2-Cys Prx基因后,减轻了盐胁迫下PSⅡ供体侧的伤害程度。进一步分析发现,2-Cys Prx明显增大了叶片PSⅡ受体侧的电子受体库容量(Sm),光合电子传递到电子传递链中超过QA-的电子受体的概率增加,减少了过多光能还原为QA,使QA的还原速率(Mo)减慢。同时发现,盐胁迫下,2-Cys Prx过表达转基因烟草叶片的非QA还原反应中心和非QB还原反应中心的比例下降程度高于野生烟草,说明2-Cys Prx在盐胁迫下提高了有活性的PSⅡ反应中心数量,将捕获的光能用于光化学反应,通过电子传递和耦联的光合磷酸化形成同化力,推动碳同化反应,减轻了盐胁迫对光合机构的伤害。通过烟草2-Cys Prx基因的遗传转化研究,获得过表达和抑制表达转基因烟草,明确了2-Cys Prx作为抗氧化酶可清除ROS (H2O2),并且在盐胁迫下APX钝化时,2-CysPrx发挥清除ROS作用,尤其是在盐胁迫下,光合机构发生光能过剩时,2-Cys Prx改变光合电子流的分配方向,减轻水裂解系统(OEC)和QA之前受体侧部分被抑制的程度,增大PSⅡ受体侧的电子受体库容量,提高了有活性的PSⅡ反应中心数量,减轻了盐胁迫的伤害。说明盐胁迫下2-Cys Prx在植物光破坏防御机制中发挥着重要的作用。