单半乳糖甘油二酯（MGDG）是种子植物中一种重要的半乳糖脂，它与双半乳糖甘油二酯（DGDG）主要存在于光合膜上并占到了光合膜半乳糖脂的80%以上。MGDG和DGDG不仅参与了植物质体膜的构建和膜上光合复合体的形成，在缺磷条件下还能替代植物体内缺失的磷脂。单半乳糖甘油二酯合成酶（MGD）是合成MGDG的关键酶，所以也被认为是光合膜形成的关键酶，在缺磷条件下MGD的活性被激活，MGD在盐胁迫和干旱条件下的表达量上升，这些表明可能在某些逆境条件下MGD能提高植物的耐受性。在本工作中，我们用超表达OsMGD烟草植株以及其非转基因对照植株为实验材料，采用水培和盆栽相结合的方法，研究了在缺磷、高盐和加铝条件下转基因植物的抗逆能力，探索OsMGD在植物抗逆的功能和其机理。得到如下主要结果：从水稻品种FR13A中克隆出MGD基因（OsMGD）全长序列，通过表达载体的构建和农杆菌介导的方法得到转基因烟草植株，蛋白质印迹分析表明基因在烟草中表达，转基因烟草中MGD酶活性显著升高；对叶绿体的结构观察发现，转基因烟草叶绿体中基粒类囊体的数量显著增加。超表达OsMGD烟草植株叶片中磷脂（PC、PE和PG）、半乳糖脂（MGDG和DGDG）和脂肪酸含量显著高于野生型烟草植株。以超表达OsMGD烟草植株以及其野生型对照株为实验材料，在含有5μMNH4H2PO4低磷营养液中培养7天后发现，转基因烟草叶片中叶绿素含量显著高于野生型植株，老叶没有出现类似于野生型植株叶片失绿现象。转基因烟草根系鲜重和根冠比都显著升高，并且显著高于野生型植株。用200mM NaCl处理盆栽烟草，10天后发现，转基因烟草整体生长状况明显好于野生型植株，处理后地上部分生物量、叶片叶绿素含量和光合速率都显著高于野生型植株。野生型植株在盐处理5天后类囊体膜完全破坏，而在转基因植株中还能观察到完整的基粒类囊体。在含有500μM AlCl3营养液中培养烟草24h后发现，用伊文思蓝染色后转基因烟草根尖细胞膜的完整性明显好于野生型烟草，转基因烟草电导率值也显著低于野生型烟草；把处理后的植株移入在正常营养液中恢复3天后，转基因烟草根系恢复程度明显好于野生型烟草，其根系生物量也显著高于野生型烟草。从上述实验结果得出：从水稻中克隆出的MGD在烟草体内超表达后，随着转基因烟草中MGD合成增加，叶片中基粒类囊体的数量、磷脂、MGDG、DGDG和不饱和脂肪酸的含量都显著升高。转基因植株中磷脂含量的升高，使植物在受到低磷胁迫后仍然能维持细胞膜上磷脂水平，MGDG和DGDG对缺失的磷脂的替代作用也增加了细胞膜的稳定性，提高了植物对低磷的耐受性。由于在转基因植株叶片中基粒类囊体增加，使其在盐胁迫后仍然能维持较高的光合速率，提高了植物对盐胁迫的耐受性。细胞膜稳定性的增加也提高了植物对铝毒害的耐受性。这些分子水平上的变化，使得超表达OsMGD烟草植株在低磷、盐胁迫和铝毒害环境中的耐受性增强。