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土壤盐渍化和干旱是两种影响植物生长较为常见的非生物胁迫，最终导致植物死亡以及作物产量的减少。高盐胁迫可扰乱植物体内水势与离子分布的平衡，引起细胞内形成高渗信号，使植物体产生应对胁迫的响应，植物细胞通过拒盐、Na+区域化、渗透调节等应答机制减少盐渍化的伤害。干旱破坏植物细胞结构，影响光合作用，造成作物产量下降，形态变化和渗透调节是植物主要的抗旱机制。渗透调节过程是植物适应逆境机制之一，克隆参与其过程中的关键基因并研究其功能，有助于深入了解植物的耐逆应答机制，并通过转基因方法培育转基因植物，提高土地利用效率。 本实验以泌盐盐生植物互花米草（Spartina alterniflora Loisel）为材料，克隆并分析了编码合成脯氨酸的关键酶—吡咯啉-5-羧酸合成酶（pyrroline-5-carboxylatesynthetase,P5CS）基因—SaP5CS在胁迫下的表达变化。其次，通过将构建的SaP5CS基因植物过量表达载体和亚细胞定位融合基因表达载体进行异源表达，对获得的纯合转基因拟南芥进行分子鉴定、耐盐性分析和SaP5CS基因表达产物在烟草叶片中的定位观察，初步分析了SaP5CS基因在互花米草在应答盐胁迫中的作用。在此基础上主要实验结果如下： （1）互花米草幼苗SaP5CS基因表达量和脯氨酸含量在高盐和模拟干旱下升高。 在盐处理及PEG处理下SaP5CS基因在叶中表达量及脯氨酸的积累量分别在400mmol/L NaCl和10％PEG处理下出现高峰。 （2）互花米草SaP5CS基因的克隆及序列分析利用RACE的方法克隆得到SaP5CS基因全长序列，全长序列共2648bp，编码729个氨基酸，SaP5CS基因与高粱（sorghum bicolor）P5CS基因同源性最高。 （3）SaP5CS表达产物亚细胞定位分析将融合基因表达载体在烟草叶片瞬时表达，初步确定SaP5CS在细胞质中表达并在细胞膜附近聚集。 （4）SaP5CS基因异源过量表达研究通过筛选得到了7个过量表达SaP5CS的转基因拟南芥株系，通过Real-timePCR分析SaP5CS基因在拟南芥中表达量的差异。在不同浓度 NaCl胁迫下，转基因植株比野生型植株的耐盐性有所提高，脯氨酸含量明显增加，叶片中活性氧积累有所减少。 干旱造成的伤害严重影响作物最终的产量。小麦是我国三大粮食作物之一，在我国国民经济中占据重要地位。灌浆期是小麦发育的重要阶段，在此生长时期，叶片当中的主要光合产物（碳水化合物），以蔗糖的形式向籽粒中转移，并在籽粒中不断积累。此时当水分供给不充分，细胞失水，造成干旱胁迫，植物体内同化物的转运与分配及库源关系也发生了显著变化。 本实验以我国黄淮海小麦主产区大面积推广的干旱小麦品种烟农21和高肥水品种济麦22为材料，通过灌浆期之前停止水分供给，模拟干旱，并在灌浆期不同阶段进行复水处理，研究了干旱对旗叶生理指标，光合产物（蔗糖）合成及其对最终产量的影响；分析了干旱应答相关基因的表达。在此基础上主要实验结果如下：（1）灌浆期旗叶生理指标测定在灌浆初期，烟农21处理组超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase,SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（Aseorbate peroxidase,APX）的活性高于对照组。而济麦22处理组叶片中SOD和APX活性对照组显著降低。不同时间复水后，烟农21植株各种酶活力变化与济麦22相似。两品种中旗叶叶绿素含量在灌浆期随着叶片的衰老缓慢降低。与济麦22相比，烟农21号中脯氨酸的含量在干旱胁迫下快速积累。 （2）灌浆期旗叶相关基因的表达分析蔗糖磷酸合成酶（sucrose phosphate synthase,SPS）在灌浆初期和中期表达水平缓慢升高，在灌浆后期迅速上升。而两个小麦品种中的耐逆基因如脱水素（dehydrins,DHN），P5CS，甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydragenase,BADH）在烟农21中表达水平在复水前后均表现出较大差异。 （3）灌浆期干旱处理小麦产量统计烟农21与济麦22在正常土壤水分情况下每穗的有效籽粒数差异不显著。但在干旱14天后复水时，济麦22相比于烟农21在有效籽粒数和千粒重方面均与对照形成显著性差异。 本研究的结论及意义： 高盐、干旱胁迫能够提高SaP5CS的转录水平及脯氨酸的积累量，过量表达SaP5CS的转基因植株耐逆性增强。小麦品种对于干旱逆境适应能力存在差异，导致产量的不同。本论文的研究丰富了对逆境应答生理生化及分子机理的认识并且为小麦灌浆期管理及在分子水平选育耐旱品种提供了参考。