小麦是世界性的重要粮食作物，在我国是仅次于水稻的第二大粮食作物，其生长和产量直接关系到人类食物的供应。干旱胁迫严重影响小麦的生长和产量。研究小麦生长发育调控及抗旱机制对于提高干旱条件下小麦产量具有重要意义。生长是植物最基本的生理现象，它主要涉及到细胞的扩张和分裂。近年来发现，扩展蛋白在细胞壁扩张过程中起着重要作用，并且已经证实扩展蛋白在提高玉米等作物的抗旱性方面也起着重要作用。本实验室前期从小麦胚芽鞘中克隆了扩展蛋白基因，命名TaEXPB23（GenBank注册号：AY260547），构建了含35S强启动子的基因表达载体，转化烟草获得过量表达TaEXPB23的转基因株系多个。本文首先从形态、细胞学、植物生理学方面，观察研究了过量表达TaEXPB23基因对烟草生长发育的影响；其次，将基因转化拟南芥，获得了过量表达该基因的拟南芥株系；借助于拟南芥发育基因的遗传背景，初步研究了过量表达TaEXPB23基因对生长发育调控的分子基础；为降低组成型表达对转基因植株的负面影响，克隆了拟南芥干旱诱导型启动子RD29A，构建了TaEXPB23表达载体，转化烟草获得了干旱诱导TaEXPB23基因表达的烟草植株，研究比较了干旱诱导表达与强启动子组成型表达TaEXPB23基因对烟草生长发育及抗旱性的影响。主要结果如下：　　 1.组成型过量表达TaEXPB23基因对烟草生长发育的影响及其生理与分子机制　　 1.1组成型过表达TaEXPB23转基因烟草表现出前期生长加速，叶片变大；但生育周期变短，开花期提前，后期植株高度矮，总叶片数目减少，节间变长，叶片变小，根部发达等性状。通过解剖结构观察发现，转基因烟草的顶端分生组织凸起较大，叶片表皮细胞稍变小，茎部细胞略变细。　　 1.2组成型过表达TaEXPB23基因烟草叶片积累的淀粉量要少于野生型烟草，而淀粉酶活性，转化酶活性等均高于野生型烟草。说明过表达转基因烟草分解利用淀粉的速度较快。分析认为这可能与转基因烟草适应快速生长的需求有关。　　 1.3将含有35S启动子的TaEXPB23基因载体转化拟南芥，获得了组成型过表达TaEXPB23基因株系多个。观察发现，过表达转基因拟南芥的表型与过表达转基因烟草的表型基本一致，均表现为前期生长加快，叶片加大；但是，开花期提前，生育周期变短，最终植株高度变矮。通过半定量RT-PCR检测拟南芥部分开花相关基因的表达发现，不论在长日照还是短日照条件下，转基因拟南芥中两个抑制开花的基因EBS和FLC在转基因株系中表达量均低于野生型；而三个促进开花的基因CO、FT和AP1的表达在转基因拟南芥中均高于野生型。说明组成型过量表达小麦TaEXPB23基因对转基因烟草、拟南芥生长发育过程的调节作用，可能与影响了发育相关基因的表达有关。　　 2.组成型过量表达TaEXPB23基因提高了烟草的抗旱性　　 通过观察与检测在干旱胁迫下过表达转基因烟草的细胞学和生理学指标，我们发现过表达转基因烟草可以维持较好的细胞结构，失水速率相对缓慢，叶片可以维持较高的相对含水量。并且，过表达转基因烟草的光合性能的维持、PSⅡ系统的保护也要好于野生型烟草。由于过表达转基因烟草能够维持较好的细胞结构，所以其相对电导率和MDA含量均低于野生型烟草，表明组成型过表达转基因烟草的抗旱性得到提高。　　 3.干旱诱导表达TaEXPB23基因对转基因烟草表型与抗旱性的影响　　 为了减小组成型过表达TaEXPB23基因对转基因植株的影响，从拟南芥中克隆得到在干旱、盐渍和低温下诱导表达的启动子RD29A，并将其与TaEXPB23基因连接，构建了表达载体，转化烟草，获得了逆境诱导表达TaEXPB23基因的转基因烟草，比较研究了转基因烟草的表型和抗旱性。结果发现：诱导型转基因烟草在正常供水条件下表型与野生型烟草基本一致，克服了组成型表达TaEXPB23基因对生长发育的负面影响；干旱胁迫下，TaEXPB23基因在短时间内可以被诱导表达，并且可以翻译出具有活性的蛋白。诱导型转基因烟草的抗旱性也得到了提高，但是略差于过表达转基因烟草。　　 4.激素处理对小麦胚芽鞘中TaEXPB23基因表达的影响　　 以小麦胚芽鞘为材料，研究了TaEXPB23基因表达对激素的响应。结果发现ABA抑制TaEXPB23基因表达，IAA和GA促进其表达，ETH对其表达影响不大。