棉花是我国重要的农业种植作物和经济作物,土壤盐碱化和干旱阻碍了棉花的生长发育,对棉花产量和纤维品质产生了极大的影响。因此,挖掘功能基因,探究基因表达模式,运用分子生物学手段进行抗逆育种变得极为重要。BES1（BRI1-EMSSUPPRESSOR1）基因家族是一类独特的转录因子,在油菜素类固醇（BRs）信号通路中发挥动态作用。已发表的大量植物基因组序列为鉴定BES1家族基因并对其在发育过程和应激反应中的潜在作用进行全面的功能研究提供了机会。利用拟南芥BES1基因的蛋白序列作为搜索序列,在27个植物物种中鉴定到了135个BES1基因,陆地棉、亚洲棉和雷蒙德式棉中各有22,11和11个BES1基因,在以红藻、灰藻和绿藻为代表的部分低等植物中未发现BES1基因,BES1可能在与藻类分化后在第一批陆地植物的祖先中进化。用最大似然法构建进化树,结果显示这些BES1基因分为5个保守的亚组,在部分物种之间BES1基因存在较大的选择压力。物种间的共线性分析显示BES1基因数量增加与染色体间的剪接和复制有关。分析了拟南芥、水稻和棉花中BES1的空间表达谱,以及它们对非生物胁迫的反应,At BES1、Os BES1和GhBES1在组织中的表达模式显示出明显的组织特异性,在胁迫下,不同亚组中的BES1基因也显示出不同的表达模式。GhBES1-4在组织和非生物胁迫下表达量均较高,在拟南芥、烟草中过表达GhBES1-4基因都显著增强了植株的抗逆性。构建了五个BES1基因的蛋白互作网络,并在转基因拟南芥中10个与GhBES1-4共表达的基因的表达模式。胁迫处理下,转基因拟南芥中GhBES1-4上调表达,与其共表达的10个基因中有8个上调表达,2个下调表达。脯氨酸是重要的渗透调节物质。在盐和干旱胁迫等非生物胁迫下,脯氨酸在植物细胞质中大量积累,脯氨酸积累可以降低细胞水势、清除活性氧、稳定和保护生物大分子和细胞膜结构,缓解非生物胁迫对植物细胞和组织的损伤。ProDH作为脯氨酸代谢途径中第一步反应的催化酶,对脯氨酸的积累有重要的调节作用。本研究基于拟南芥中ProDH基因的鉴定和研究,利用拟南芥中鉴定到的ProDH基因对多个藻类、苔藓、蕨类、裸子和被子植物物种进行比对,鉴定其ProDH基因。在204个物种中共鉴定出346个ProDH基因,构建的进化树显示这些蛋白被分为五个亚组;藻类植物ProDH基因motif数量及种类差异较大,随着植物不断进化发展,ProDH基因的motif数量及种类逐渐趋于相似,被子植物的ProDH基因的motif最为相似;分析拟南芥、水稻、玉米、棉花及油菜的ProDH基因的基因结构发现它们的基因结构相似;拟南芥中两个ProDH基因只有一个与棉花ProDH基因有共线关系;从藻类、苔藓、蕨类、裸子和被子植物中挑选物种,提取ProDH基因上游2000bp进行顺式作用元件分析发现含有光、激素、胁迫响应元件。在棉花三叶期进行胁迫处理,1h、3h、6h、12h分别取样,三个重复,进行转录组分析,GhProDH基因在干旱胁迫下先下调再上调,盐胁迫下先上调再下调,组织中没有表现出明显的组织特异性;qRT-PCR结果表明胁迫下除GhProDH2-6外其他GhProDH基因表达量较0h均下调表达。在组织中,6个GhProDH基因都有表达,但表达量不高,GhProDH2-1,GhProDH2-2,GhProDH2-3在胚珠发育过程中表达量较高。通过转基因手段得到转基因拟南芥初步验证ProDH基因的抗旱耐盐性,在拟南芥中过表达GhProDH2-4,GhProDH2-5,GhProDH2-6。盐和干旱胁迫下,野生型植株比转基因拟南芥植株的生长状态更好,更能适应胁迫环境,过表达ProDH会使植株抗性减弱,不利于植物生长。本研究结果为探究BES1、ProDH非生物胁迫耐受性的复杂机制奠定了基础为棉花抗逆育种提供理论基础和依据。