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干旱胁迫能够限制植物生长,影响植物的正常生理代谢,如导致气孔关闭,抑制水分的吸收,造成渗透胁迫;破坏叶绿体结构,降低光合速率,降低植物的产量;诱导植物产生大量的活性氧(Reactive oxygen species,ROS),破坏生物大分子和膜结构。黄体素是植物体内含量最丰富的类胡萝卜素,具有重要的生理作用。黄体素参与天线色素蛋白复合物的组装以及稳定捕光色素蛋白复合物的结构,辅助吸收光能,耗散过剩激发能,防御光破坏,清除自由基和抗氧化。然而,黄体素在非生物胁迫下的具体生物功能尚不清楚。因此研究黄体素在植物干旱胁迫响应中的功能具有重要的理论和现实意义。番茄类胡萝卜素ε-羟化酶是黄体素生物合成中的一个重要的酶,由SlLUT1基因编码。本研究从番茄中克隆了编码黄体素生物合成中关键酶ε-羟化酶的基因SlLUT1,利用过表达SlLUT1的转基因烟草,研究了SlLUT1在烟草干旱胁迫响应中的功能。本研究的主要结果如下:(1)在Sol Genomics Network网站上找到SlLUT1基因的启动子,利用Plant CARE网站对其进行分析,发现该启动子上含有包括干旱响应元件在内的多个逆境响应元件。将携带SlLUT1基因启动子的载体转化拟南芥,用荧光素酶检测发现SlLUT1基因的表达受干旱胁迫诱导。同时,实时荧光定量PCR(qRT-PCR)的结果也证明了这一点。(2)通过qRT-PCR对转基因烟草体内SlLUT1基因的表达量进行了测定,结果显示OE-19的表达量最高,OE-5、OE-20的表达量次之。干旱处理后,转基因植株的SlLUT1基因的表达量均有所上升。与此同时,我们还检测了各株系在干旱胁迫处理前后黄体素的含量变化,结果与SlLUT1基因的表达结果相一致。(3)正常条件下,野生型和转基因株系生长状况相一致,且均能正常开花结籽。干旱处理之后,与野生型相比,转基因株系具有较高的种子萌发率,叶片萎蔫程度较低,相对含水量较高。(4)干旱胁迫后,转基因株系维持了较完整的叶绿体结构和光系统II(PSII)蛋白复合体,且转基因株系叶绿素含量较高,光合能力也高于野生型。利用二硫苏糖醇(DTT)抑制植物体内的叶黄素循环,检测各株系的光合能力,发现转基因株系的光抑制较轻,电子传递较通畅。(5)干旱胁迫下,转基因株系活性氧的含量要低于野生型植株。且造成这一结果的原因并不是转基因株系维持抗氧化酶的活性。另外,干旱胁迫下,烟草中的丙二醛(MDA)含量和相对电导率(REC)均上升,细胞膜稳定性下降。与野生型植株相比,转基因株系的MDA含量和REC的水平较低,这说明转基因株系的细胞膜受损程度较低。(6)干旱胁迫下脯氨酸和可溶性糖的含量均有所增加,但野生型植株和转基因株系没有显著性差异。另外,我们检测了烟草中P5CS和ERD10S等胁迫相关基因的表达量,结果显示干旱胁迫下这些基因都有不同程度的上调,但野生型植株与转基因株系之间无显著差异。