毛竹(Phyllostachys edulis)是我国最重要的林产品和非木材森林资源之一,是一种具有很高经济、生态和社会价值的大型木本竹,在经济发展和自然环境保护方面均有重要地位。对毛竹来说,低温和干旱对其能否生存关系最大,往往是毛竹分布的主要限制因素。我国毛竹主要自然分布在南方的亚热带地区,只有极少部分能在北方的寒冷和干旱环境下生长,因而限制了毛竹的生长范围。前人研究发现,三螺旋转录因子在植物的抗逆性方面具有很大的优势和潜力,开展毛竹中三螺旋基因的全基因组鉴定及其关键基因的功能验证具有重要价值和意义。本研究以毛竹为材料,基于毛竹基因组数据库,对三螺旋转录因子家族进行了全面分析与鉴定,探讨其在不同非生物胁迫下的表达差异,克隆了2个毛竹三螺旋基因,并对其进行了低温、干旱和高盐胁迫处理下的转基因功能验证。主要研究结果如下:1.本研究鉴定出24个毛竹三螺旋基因。系统发育分析的结果表明,24个Phe GT蛋白可被划分为6个亚家族:亚家族O、Ⅰ(SH4)、Ⅱ(GT-1)、Ⅲ(GTγ)、Ⅳ(SIP1)和Ⅴ(GT-2),每个亚家族各自包含1、2、2、4、7和8个蛋白质成员,同时鉴定出8对同源基因。对Phe GT基因的内含子/外显子结构和保守基序均进行分析,结果表明不同的亚家族成员具有不同的基因结构和基序。通过分析Phe GT基因的启动子顺式作用元件,发现其存在着大量的低温、干旱和激素等非生物胁迫相关的调控元件。2.分析毛竹Phe GTs基因的表达模式,结果表明大部分Phe GT基因在低温和干旱胁迫中发挥调控作用,在高盐胁迫中未受到强烈诱导。组织特异性表达谱表明Phe GT基因大部分是在茎中表达,其次是叶片和根。利用实验室已有的转录组数据,构建Phe GT基因的表达谱,分析其在花发育时期的不同阶段和不同高度笋尖中的表达模式,发现三螺旋不同亚家族基因的表达存在一定的差异。3.从毛竹中克隆了两个Phe GT基因,Phe GT8和Phe GT16(基因ID:PH01000551G0750和PH01002648G0060),其CDS序列长度分别为1317 bp和1200 bp,二者蛋白质分子量大小分别为49.56 k D和46.12 k D,等电点分别为6.18和6.13,均包含一个典型的三螺旋DNA结合结构域。实时定量PCR结果表明,这两个基因均为组成型表达,在毛竹根、茎和叶中均检测到表达量,Phe GT8被低温和干旱胁迫强烈诱导表达,而在高盐胁迫下几乎不表达;Phe GT16主要受到低温胁迫的强烈诱导表达,在干旱和高盐胁迫下其表达量较低。4.将Phe GT8和Phe GT16分别与35S-e GFP构建瞬时表达载体,通过农杆菌介导法瞬时转化烟草细胞,利用共聚焦显微镜观察融合载体的表达位置,结果表明这2个基因均定位在细胞核中。5.将Phe GT8和Phe GT16分别与p GBKT7构建重组载体,转化到酵母菌株AH109中,结果表明Phe GT16蛋白具有转录自激活活性,而Phe GT8蛋白不具有转录自激活活性。6.将反义Phe GT8基因、反义Phe GT16基因和正义Phe GT16基因分别转入模式植物拟南芥中,与野生型拟南芥相比较,发现转正义Phe GT16基因株系对低温和干旱胁迫耐受性有明显的提高,但在高盐胁迫下无法正常生长;而转反义Phe GT16基因和反义Phe GT8基因的株系对低温和高盐胁迫的耐受性均下降。本研究中对于毛竹三螺旋转录因子家族及其成员Phe GT8和Phe GT16基因的研究,对深入探索三螺旋基因在抗逆方面的应答调控有重要参考价值,为将来通过分子手段对竹类植物进行抗逆性状改良有积极的现实意义。