棉花是我国重要的经济作物和纺织工业原料,在我国的国民经济中起重要作用。新疆光热资源丰富,植棉经济效益较高,使新疆成为我国最大的棉花种植基地。但由于新疆地处内陆地区,常年干旱缺水,水资源的不足严重制约了新疆棉花的扩大生产,棉花的生产优势没有得到充分发挥。因此,发掘棉花抗旱相关基因并研究其抗旱分子机制,在棉花抗旱节水育种上具有重大的意义。蛋白异戊二烯化修饰是蛋白质翻译后修饰的一种形式,具体是指在蛋白法尼基转移酶的作用下,在蛋白质碳末端最后4个氨基酸CaaX的半胱氨酸上,加15个碳的法尼基或在Ⅰ型蛋白香叶酰基转移酶和Ⅱ型蛋白香叶酰基转移酶的催化下加20个碳的香叶酰基。GGB基因编码Ⅰ型蛋白香叶酰基转移酶的β亚基,并异戊二烯化修饰碳末端最后4个氨基酸是CaaL的蛋白质,尤其是对碳末端为CaIL的蛋白质的修饰活性最高。前人研究蛋白质异戊二烯化修饰与植物抗旱性息息相关,GGB基因在ABA信号途径中扮演负调控的角色。拟南芥ggb突变体植株抗旱性增强,并且突变体植株在生长发育上与野生型相比没有明显差异,推测GGB基因可能是一种理想的作物抗旱分子育种靶标基因。小G蛋白ROP是植物特有的一个Rho亚家族,在植物中参与信号转导、高温、盐、低温、干旱等非生物胁迫和抗病反应。拟南芥AtROP1基因在气孔保卫细胞中优势表达并参与ABA调控、气孔关闭过程,后期研究发现该基因编码的蛋白质被异戊二烯化修饰,分析发现AtROP1蛋白的氨基酸序列最后4个氨基酸是CSIL,完全符合体外生化实验中GGB对底物蛋白碳末端氨基酸序列的选择性。因此,本研究以拟南芥AtGGB基因和AtROP1基因的序列,在棉花基因组数据库比对,获得棉花GGB和ROP基因序列,进行克隆和生物信息学分析并筛选与棉花GhGGB互作的GhROP蛋白,为解析GGB调控气孔运动的分子机制奠定基础。研究结果:1.在陆地棉中克隆了 5个GhROP基因和1个GhGGB基因,其中GhROP1、GhROP3、GhROP4、GhROP6、GhROP8基因的开放阅读框分别为591 bp、591 bp、588 bp、597 bp、630 bp,GhGGB 基因为 1131 bp。生物信息学分析发现GhGGB蛋白定位在细胞质,5个GhROPs蛋白都定位在细胞膜上。棉花ROP蛋白与其他植物ROP蛋白一样,有4个GTP或GDP结合区域,1个与下游靶标蛋白结合区域,1个Rho结构域,以及C端多变区。2.在逆境胁迫和组织表达谱分析结果显示,GhGGB和GhROPs基因对冷、干旱、盐和黄萎病菌等逆境胁迫均有应答,在棉花各组织中均有表达。3.利用酵母三杂交系统检测GhGGB与GhPLP-GhROP1和GhPLP-GhROP8蛋白的互作关系,结果表明GhGGB可以与GhPLP-GhROP8发生相互作用,与GhPLP-GhROP1 不能互作。4.利用双分子荧光互补技术检测GhGGB与GhROPs蛋白在植物体内的相互作用,结果表明GhGGB与5个GhROP蛋白都有互作关系。5.利用GST pull down技术验证GhGGB与GhROP1,GhROP8蛋白的互作关系,结果显示GhGGB蛋白与GhROP1、GhROP8均有相互作用。同时利用该技术进一步检测GhGGB与GhROP1互作的关键位点,构建了 GhROP1点突变体GhROP1M1以及GhROP1M2,GST pull down试验结果说明GhROP1蛋白碳末端193位的半胱氨酸（Cys）,195位的异亮氨酸（Ile）以及196位的亮氨酸（Leu）与GhGGB互作中起到一定的作用。