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非生物胁迫影响着植物的生长发育及产量,而植物细胞膜系统是感受外界环境刺激、传递胁迫信号的重要细胞结构,其定位在膜系统上的蛋白在抗逆胁迫反应过程中发挥重要作用。目前,对植物参与逆境胁迫反应的细胞质及细胞核定位蛋白研究较多,但对于膜定位蛋白如何参与调控植物抗逆反应的研究尚为少见。COR413-PM1是一类具有多跨膜域冷调节膜蛋白,目前COR413-PM1的功能尚不明确。拟南芥（Arabidopsis thaliana）AtCOR413-PM1基因和水稻（Oryza sativa）OsWCOR413基因是同源基因,都属于冷诱导基因（cold-regulated gene,COR）家族。本研究对拟南芥AtCOR413-PM1基因的生物学功能、基本特性、调控机制进行了系统分析,目的在于解析禾本科作物水稻OsWCOR413基因的生物学功能,并比较了拟南芥及水稻COR413-PM1类蛋白功能的异同,以期为作物抗逆分子育种提供新的候选基因。取得的主要研究结果如下:1、在不同浓度PEG、NaCl胁迫处理条件下,通过测定拟南芥突变体Atcor413-pm1的主根长、鲜重,证明突变体Atcor413-pm1比野生型（WT,Col-0）对干旱和盐胁迫更加敏感;施加外源ABA处理,突变体Atcor413-pm1对ABA的敏感性降低,在不同浓度ABA处理条件下突变体Atcor413-pm1的萌发速率都高于WT,而过表达AtCOR413-PM1的转基因拟南芥株系OX1、OX2、OX3的萌发速率都低于WT,突变体Atcor413-pm1在ABA处理条件下气孔关闭速率低于WT。结果表明,拟南芥AtCOR413-PM1正向调控植物对干旱和盐胁迫的响应反应,同时正调控植物ABA信号途径。2、表达模式分析表明AtCOR413-PM1在转录水平上响应多种非生物胁迫,包括冷、乙烯、ABA、NaCl、甘露醇、PEG6000;亚细胞定位分析结果证明拟南芥AtCOR413-PM1蛋白定位在原生质体的内质网上;基因组织特异性分析结果显示AtCOR413-PM1主要在植株的根、根毛、子叶、老叶、雄蕊、柱头、花瓣中表达。3、通过微量热泳动方法分析发现AtCOR413-PM1蛋白与小分子ABA激素的结合常数Kd=11.2μM,达到μM数量级;通过表面等离子共振技术拟合出ABA与AtCOR413-PM1蛋白结合的动力学结合常数KD=0.66 m M;通过生物膜干涉技术分析发现AtCOR413-PM1蛋白与ABA的结合常数KD=0.21±0.048 mM,KD值都达到m M数量级。以上结果表明,AtCOR413-PM1可以和ABA激素直接结合。以AtCOR413-PM1-pBT3-STE为诱饵通过酵母双杂交的方法筛选AtCOR413-PM1的互作蛋白,结果发现在BLAST比对结果中筛到了AtCOR413-PM1蛋白本身,且次数最多,还有COR413家族的另外两个靶向类囊体膜的成员COR413-TM1和COR314-TM2各两次,说明AtCOR413-PM1基因自身之间可能形成聚合物,同时AtCOR413-PM1可能与COR413家族的另外两个靶向类囊体膜的成员COR413-TM1和COR314-TM2之间存在互作关系,并通过它们之间的这种互作关系向下传递信号。另外,还筛选到一个依赖ABA的转录因子HB7,因此AtCOR413-PM1还可能通过与HB7的互作参与调节ABA、干旱和盐胁迫信号传导通路。AtCOR413-PM1筛库结果涉及光系统II、冷、干旱、ABA、IAA、植物防御、阳离子转运等抗逆相关的反应过程,进一步说明AtCOR413-PM1在植物抵御环境非生物胁迫方面具有重要作用。4、通过低温胁迫抗性分析发现突变体Atcor413-pm1对冷冻胁迫的耐受性低于WT。利用蛋白质组学的方法分析了Atcor413-pm1与WT之间的差异表达蛋白（DAPs）,共鉴定到4143个蛋白质组,准确定量的有3139个。与AtCOR413-PM1和冷冻处理相关的DAPs主要参与脂肪酸、糖和嘌呤代谢通路。用荧光定量PCR（q RT-PCR）技术证实了其中4个蛋白与蛋白质组学分析结果一致:具体为脂肪酸生物合成酶1（FAB1）参与脂肪酸代谢,可能影响了质膜的结构;果糖激酶3（FRK3）和蔗糖磷酸合酶A1（SPSA1）在糖代谢中发挥作用,可能影响冷冻胁迫下植株的渗透调节能力;GLN磷酸激酶焦磷酸酯酰胺转移酶2（ASE2）通过嘌呤代谢途径影响植株的耐冻性。蛋白质组学研究结果表明,AtCOR413-PM1通过影响拟南芥中脂肪酸、糖和嘌呤代谢来调节植物对冷冻胁迫的耐受性。5、水稻OsWCOR413主要在叶中表达,与拟南芥AtCOR413-PM1组织特异性表达方式不同,且OsWCOR413受ABA诱导表达。通过CRISPR技术创制水稻基因删除突变体Oswcor413,基因功能分析结果表明Oswcor413对PEG、NaCl和干旱处理的敏感性高于野生型水稻（Kitaake）。另外,OsWCOR413影响了正常生长条件下水稻的株高、穗长、千粒重、穗粒数、结实率、分蘖数和单株产量,尤其以突变体Oswcor413:2-3-2最为显著。蛋白结构分析结果证明OsWCOR413及AtCOR413-PM1都具有很多疏水结构域。本研究阐明了拟南芥膜定位蛋白AtCOR413-PM1的生物学功能、基本特性、调控途径,为水稻同源基因OsWCOR413的研究奠定基础,并发现水稻OsWCOR413具备类似生物学功能,但是组织特异性表达方式不同。本文通过对膜定位蛋白COR413-PM1的研究为进一步解释植物膜系统响应及调控外界胁迫信号调控机制提供了新的证据,为水稻等作物抗逆分子育种提供了新的候选基因。