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小麦是世界上重要的粮食作物之一，干旱和盐胁迫严重影响小麦的产量和品质，因此分离抗逆相关基因、培育耐逆作物新品种非常重要。“科农9204”（KN9204）是一个高产氮高效小麦品种，综合抗逆性好。本实验室前期利用基因芯片技术发现TaPIP1(wheat Plasma membrane intrinsic protein)和TaNAS-D(wheat nicotianamine synthase)基因在KN9204中高效表达，并进行了初步克隆。本研究克隆了TaPIP1在KN9204小麦A、B和D染色体组的cDNA、基因组DNA和启动子序列，分析了TaPIP1A和TaNAS-D的生物学功能和在非生物胁迫下的作用机制。主要研究结果包括: 1.克隆到TaPIP1在小麦A、B、D组的cDNA和基因组序列。分别命名为TaP IP1A(KC700309)、TaPIP1B(KU366812)及TaPIP1D(KU366814)，全长ORF分别为879bp、873 bp和879 bp;基因组全长分别为1124bp、1076 bp和1025 bp;各有3个外显子和2个内含子，分别定位在6A、5B和6D染色体上。序列比对发现，小麦A、B、D组中TaPIP1序列高度保守，尤其TaP IP1A和TaPIP1D，仅有23个碱基差异，且氨基酸序列完全一致。 2.组织表达分析结果表明，TaPIP1A主要在茎、旗叶、穗、外稃、内稃等地上部器官中表达，在叶轴中表达量最高;而在地下部（根）和生殖器官（雄蕊、雌蕊）中的表达较少，其中雄蕊中表达量最低。进一步分析发现，叶片TaPIP1A受NaCl、PEG、ABA和H2O2诱导上调表达，根中TaPIP1A则不被诱导。 3.小麦TaPIP1A缺失突变体对盐和干旱更为敏感;TaPIP1A的过表达增强了转基因拟南芥对盐和干旱胁迫的抗性。TaPIP1A耐逆功能的发挥主要通过维持植物细胞膜的完整性来实现。转TaPIP1A基因拟南芥中多个信号通路关键基因的表达水平高于野生型，如:ABA信号通路中AtABA1和AtABI2，SOS通路中的AtSOS1、AtSOS2和AtSOS3，CDPK通路中的AtCDPK1和AtCDPK2，MAPK通路中的AtMKK2和AtMEKK1基因等，说明TaPIP1A通过参与多个信号通路来调节植物的逆境响应。 4.克隆到TaPIP的三个同源基因，分别命名为TaPIP2-1(KU366816)、TaPIP2-2（KU366817）和TaPIP2-3(KU366818)。TaPIP2-3与TaPIP1A可以在植物体内发生相互作用，形成异四聚体，其作用位点在细胞膜和核膜。 5.克隆到TaPIP1A、TaPIP1B和TaPIP1D的启动子序列(KU366811、KU366813和KU366815)，长度分别为1996 bp、1953 bp和1988 bp，且序列差异较大。其中TaPIP1A启动子区域中有7个WRKY71蛋白结合位点(TGAC)，5个MYB1蛋白结合位点(AACCA)。克隆到TaWRKY71(KU366821)和TaMYB1(KU366820)序列，EMSA和GUS活性分析表明，在植物体内TaWRKY71和TaMYB1通过与TaPIP1A启动子特异性结合来提高TaPIP1A启动子活性。酵母双杂交和GST pull down实验证实TaWRKY71和TaMYB1发生相互作用。 6.对TaNAS-D进行组织表达分析，结果表明其主要在小麦的茎、叶轴、穗轴等维管束发达部位表达，而在生殖器官（雄蕊、雌蕊）中则表达量较低;TaNAS-D的表达受NaCl、ABA和H2O2的诱导上调表达;亚细胞定位结果表明TaNAS-D定位于整个细胞。 7.小麦TaNAS-D的过表达提高拟南芥抗氧化系统活性和保钾排钠能力来增强转基因植株对盐胁迫的抗性。过表达TaNAS-D基因拟南芥中AtSOS1、AtSOS2、AtSOS3、AtFAD5和AtSAD1的表达水平显著升高，而AtNHX3、AtDREB2A、AtCDPK1、AtABA1及AtABF1的表达水平无明显变化。说明TaNAS-D通过调节拟南芥中耐盐基因表达来提高其耐盐性，并且主要参与SOS信号通路。 8.为进一步研究TaPIP1A的蛋白互作机制，克隆了TaRD22-1、TaRD22-2、TaANAC89、TaRPS2、TaVSR1、TaSYP61、TaSYP121和TaSOS3基因的cDNA序列，ORF全长分别为1521 bp、1572 bp、1941 bp、711 bp、1890bp、546bp、927 bp、642bp。通过PEG介导的小麦原生质体瞬时转化发现TaRD22-1和TaRD22-2主要定位在细胞质。