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甘蓝型油菜（Brassica napus）具有较高的产量及营养价值,在我国长江流域得到了大面积的种植。作为一种异源四倍体植物,其基因组相对复杂,在驯化栽培中具有广泛的变异,在进化研究中具有重要的科学价值。甘蓝型油菜具有生育期长、土壤环境及水分供给直接影响其干物质及油分积累等特点,整个生育期对水分的需求都比较大。我国是世界上干旱及半干旱范围最广的地区,由干旱造成的甘蓝型油菜等作物上的损失不容小觑。通过基因工程对抗（耐）旱基因进行最大限度的利用,改良植物的抗旱能力已经成为一个热点。因此,挖掘甘蓝型油菜参与干旱胁迫应答及生长发育进程的信号途径及其相关基因,并深入探究这些基因的分子机制,成为了提高油菜抗旱性且保证产量及品质的重要途径之一。MAPKs级联（Mitogen-activated protein kinases cascade）是多种信号跨膜传递的共同通路。细胞受到刺激后,MAPKs级联上游MAPKKKs（MAPK kinase kinases）将信号传递至MKKs（MAPK kinases）,再转移至下游MAPKs,通过磷酸化作用将信号逐级放大,使得植物能够对不同的信号做出快速的应答。本课题组前期发现,甘蓝型油菜BnMAPK1超量表达后,转基因植株的生育期明显提前;干旱处理后的转基因植株抗旱性也显著提高。在此基础上,本研究利用不同的分子生物学技术获得了BnMAPK1参与干旱胁迫应答及生长发育进程的互作蛋白,同时探究了上游调控因子对BnMAPK1的转录调控作用,明确了BnMKKs家族与C族BnMAPK1/2/7的互作关系,揭示了以BnMAPK1为核心的干旱胁迫应答及生长发育分子网络。主要研究结果如下:1.BnMAPK1的表达水平与甘蓝型油菜的抗旱能力呈正相关对甘蓝型油菜干旱极端材料进行脱水处理,干旱敏感材料的失水率均高于耐旱材料,且干旱敏感材料的萎蔫程度更为严重。对干旱极端材料进行PEG处理后,植株的表型与脱水处理基本一致,干旱敏感材料的根系及叶片中BnMAPK1的表达水平均低于耐旱材料。表明BnMAPK1的表达水平与植株抗旱能力呈正相关。2.BnMAPK1转基因植株RNA-Seq富集到干旱胁迫应答相关途径对BnMAPK1超量表达（OE-BnMAPK1）,干扰表达（RNAi-BnMAPK1）及野生型中油821（WT）植株RNA-Seq数据进行分析,OE-WT组及RNAi-WT组差异基因均富集到响应缺水/水分/ABA及参与水分运输、H2O2/ROS代谢等过程。对筛选获得的33个差异基因进一步分析,结果显示BnMAPK1可能通过影响水分相关途径中重要基因的转录,引起H2O2/ROS/多糖代谢等相关基因的转录水平发生变化。3.BnMAPK1在拟南芥中超量表达提高拟南芥抗旱性将BnMAPK1超量表达重组载体转化至拟南芥植株中,对拟南芥转基因植株（AtOE-BnMAPK1）与WT（Col-0）进行脱水处理,结果显示,AtOE-BnMAPK1植株的失水率显著低于WT。对AtOE-BnMAPK1及WT拟南芥进行自然干旱处理,结果显示,AtOE-BnMAPK1植株的萎蔫程度明显低于WT,复水后AtOE-BnMAPK1的萎蔫状态基本恢复,表明在拟南芥中超量表达BnMAPK1也能提高植株的抗旱能力。4.BnMAPK1的时空表达模式无特异性甘蓝型油菜中油821中BnMAPK1 qPCR及中双11 RNA-Seq分析结果显示,BnMAPK1在不同生长时期的根、茎、叶、种子、荚果皮等组织器官中均有表达。将BnMAPK1的启动子（ProBnMAPK1:GUS）转化至拟南芥中,在不同生长时期及不同组织器官中均检测到GUS信号,表明ProBnMAPK1无特异性。此外,甘露醇处理后,ProBnMAPK1:GUS植株GUS信号增强,表明BnMAPK1可能响应甘露醇,参与干旱胁迫应答。5.BnMAPK1通过ABA信号途径及氧化还原进程调控甘蓝型油菜抗旱性,并通过细胞分裂素调控甘蓝型油菜生长发育进程结合Y2H,Split-LUC与IP-MASS试验,我们发现BnMAPK1可能依赖于ABA信号途径与CYP20-3（Cyclophilin 20-3）相互作用响应ABA而对干旱胁迫做出响应,同时也可以不依赖于ABA信号途径与ADH2（Alcohol dehydrogenase 2）相互作用调控干旱胁迫氧化还原进程,使植株抗旱性得以提高;此外,还可能通过细胞分裂素信号途径与CYP20-3及TUF（Vacuolar ATP synthase subunit E1）相互作用,调控植株细胞分裂素水平而影响细胞扩张,使得甘蓝型油菜的生育期提前。6.BnMAPK1的转录受到RHON1及PIG3调控而响应干旱胁迫应答,受到SnRK1-PV42a及FRL3调控而影响甘蓝型油菜的生长发育Y1H与Y2H试验表明,RHON1（RHO-N domain-containing protein 1）,PIG3（Quinone oxidoreductase PIG3-like）,SnRK1-PV42a（SNF1-related protein kinase regulatory subunit gamma-like PV42a）及FRL3（FRIGIDA-like protein 3）均通过与ProBnMAPK1-PF基序结合而调控BnMAPK1的转录,但并不调控BnMAPK1的翻译及修饰。结合Y1H及转录激活试验,我们发现,RHON1可能依赖于ABA信号途径调控BnMAPK1响应干旱胁迫,其中,Rho N结构域具有重要意义;而PIG3则可能调控BnMAPK1参与干旱胁迫下的氧化还原进程,其中,PIG3各个结构域均具有重要功能。此外,植物特有的SnRK1-PV42a可能通过CBS结构域与ProBnMAPK1-PF基序结合,调控BnMAPK1参与发育进程;FRL3可能通过Frigida结构域与ProBnMAPK1-PF基序结合,直接调控BnMAPK1的转录并使得BnMAPK1通过细胞分裂素信号途径影响细胞的分化及开花过程。7.依赖于MAPKs级联的BnMKK3/9对BnMAPK1的直接调控对甘蓝型油菜BnMKKs基因家族进行克隆,结果显示,BnMKK1/2/3/5/8均有2个拷贝,BnMKK4/6/9/10仅有1个拷贝,而BnMKK7在甘蓝型油菜中可能并不存在。将C族BnMAPK1/2/7分别与BnMKKs进行Y2H试验,结果显示BnMKK3和BnMKK9均能与C族BnMAPK1/2/7发生相互作用,表明BnMKK3和BnMKK9可能通过MAPKs级联的磷酸化作用直接调控BnMAPK1的干旱胁迫应答及生长发育进程。