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促分裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK）是一类普遍存在于真核生物中、进化上高度保守的丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶。MAPK级联途径（MAPKKK-MAPKK-MAPK）以依次磷酸化方式传递信号，参与植物生长发育及多种生物、非生物逆境信号的转导过程。本项研究以采用生物信息学技术获得的6个小麦MAPKKK基因、2个小麦MAPKK基因以及12个小麦MAPK基因为基础，系统研究了上述基因在不同逆境下的表达特征；采用农杆菌介导的遗传转化技术，对其中应答低磷逆境明显的TaMAPK2B;1和TaMAPK4进行烟草遗传转化，验证了正、反义表达TaMAPK4的转基因烟草植株应答和抵御低磷、低氮及渗透胁迫的能力。主要研究结果如下：1、以在富集低磷逆境处理下特异表达基因的小麦根系差减cDNA文库中获得的小麦MAPK基因TaMAPK1a-1为基础，通过在NCBI和TIGR网站进行BLAST查找，获得6个小麦MAPKKK基因、2个小麦MAPKK基因以及12个小麦MAPK基因的cDNA序列，对供试基因的系统进化等分子特征进行了分析。2、对上述20个小麦MAPK级联途径基因的表达特征研究表明，其中有11个成员对低磷逆境明显应答，包括TaMAPKKK1、TaMAPKKK7、TaMAPK2B;1、TaMAPK3、TaMAPK4、TaMAPK6、TaMAPK9、TaMAPK12、TaMAPK12;1、TaMAPK14、TaMAPK16和TaMAPK17；5个成员对低氮逆境明显应答，包括TaMAPKKK;A3、TaMAPK6、 TaMAPK12;1、 TaMAPK14和TaMAPK16； TaMAPK1、 TaMAPK4、TaMAPK6、TaMAPK16和TaMAPK17等5个成员应答了高盐胁迫；TaMAPK6、TaMAPK12;1和TaMAPK16等3个成员应答了干旱胁迫。3、采用DNA重组技术构建了融合TaMAPK2B;1和TaMAPK4正、反义序列的双元表达载体。采用农杆菌介导的遗传转化技术，建立了正、反义表达TaMAPK2B;1和TaMAPK4的转基因烟草株系。4、以正反义表达TaMAPK4的烟草转基因株系和野生型烟草株系为材料，研究了TaMAPK4介导植株抵御低磷、低氮及渗透胁迫的能力。结果表明，在低磷、低氮和盐分胁迫下，与对照（野生型）植株相比，正反义表达TaMAPK4的转基因植株清除活性氧的能力、植株长势、干鲜重等均发生了明显变化。其中正义表达植株在逆境下清除活性氧的能力增强，生长健壮，单株鲜、干重显著增加；反义表达植株清除活性氧的能力较差，长势较弱，单株鲜、干重值降低。表明TaMAPK4在介导植株抵御低磷、低氮和盐分逆境的过程中发挥着重要生物学功能。