八氢番茄红素合成酶（Phytoene synthase,PSY）是类胡萝卜素生物合成途径中的一个限速酶,参与了类胡萝卜素的合成,影响植物生长发育,同时类胡萝卜素又是ABA合成的前体,在植物逆境胁迫中起到了重要的作用。本研究在对棉花PSY基因的全基因组发掘、不同PSY家族成员组织器官、干旱诱导表达模式分析的基础上,进一步选取棉花GhPSY1基因开展功能分析。创制了过量表达GhPSY1基因的转基因烟草和棉花材料。通过转GhPSY1基因烟草的表型鉴定,和干旱胁迫下的表型及生理指标鉴定,探究GhPSY1基因对转基因烟草纯系生长发育及干旱胁迫的响应表现,为GhPSY1基因的育种利用提供参考。主要结果如下:1.基于已释放的不同棉种基因组序列信息,在二倍体亚洲棉、雷蒙德氏棉及四倍体陆地棉、海岛棉棉中分别鉴定到4个、4个、8个、8个PSY基因。其中,陆地棉中的四对PSY基因,分为PSY1、PSY2、PSY3三类。PSY1和PSY3各含1对基因,PSY2有2对基因。不同的PSY基因在陆地棉TM-1不同组织器官的表达模式结果显示,GhPSY1A/D在叶片中高表达,其次为茎,而在根、花器官、及胚珠纤维不同发育时期表达量均很低;GhPSY2bA/D在叶片和花器官中高表达,其次为茎和根,在胚珠纤维不同发育时期表达量低;GhPSY2aA/D和GhPSY3A/D在棉花各组织器官中基本不表达。因此,棉花PSY基因家族成员中,GhPSY1和GhPSY2b具有重要功能特征。在TM-1幼苗两叶一心期时,利用15%PEG处理,检测不同时间基因在根组织中的诱导表达模式,发现GhPSY1和GhPSY2b在PEG诱导下呈下调表达,推测两基因均参与棉花干旱胁迫响应。本研究选取了 GhPSY1基因,该基因ORF全长1257 bp,编码418个氨基酸,包含有PSY典型的结构域SQSPSY。2.构建了 35S启动子驱动的pBI121-GhPSY1过量表达载体。利用叶盘法将pBI121-GhPSY1载体转入烟草中,选取表达量不同的四个转基因纯系（OE-24、OE-36、OE-58、OE-64）及WT进行生长发育比较。幼苗生长30天后,转GhPSY1基因烟草与WT相比株高变高,叶绿素含量和类胡萝卜素含量均显著提高。对生长至两叶一心期的转基因烟草材料和WT进行自然干旱处理12天后,转GhPSY1基因的植株显示非常严重的旱敏感性。与WT相比叶片总数减少,黄叶数增加,叶片中绿叶数占比降低,叶片黄化、枯萎现象严重;转GhPSY1基因植株与对照相比,H2O2含量显著增加,有害物质积累增加。推测棉花GhPSY1基因正向参与植株生长发育,但负向调控逆境胁迫,其过量表达材料可作为大田作物旱胁迫表型分析的指示材料。3.通过农杆菌转化法将pBI121-GhPSY1载体转入棉花受体材料W0中,已筛选鉴定获得T3代6个阳性克隆的转基因材料（OE-1、OE-2、OE-4、OE-6、OE-7、OE-8）,这些转基因材料将用于GhPSY1基因进一步功能研究。