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甘薯是重要的粮食、饲料、工业原料和新型能源作物,但在旱、盐、冷和病害等胁迫下甘薯的产量和种植面积受到严重制约,本研究通过克隆抗逆相关基因IbPIF1、IbPIF3和IbAKR,将其转入甘薯或烟草,对这些基因的功能机理进行了一定程度上解析。主要结果如下:1.根据差异表达的EST序列,用同源克隆方法获得了IbPIF1基因,该基因ORF为1605 bp,编码534个氨基酸。基因组DNA为5165 bp,含有7个外显子,6个内含子。qRT-PCR分析发现IbPIF1能够受到干旱、冷胁迫和MeJA诱导。将IbPIF1基因转入甘薯品种商薯19,转基因植株的抗旱性、耐盐性和蔓割病抗性显著提高。在PEG和NaCl胁迫处理后,L1和L11转基因植株中的脯氨酸含量显著高于对照植株,而丙二醛含量显著低于对照植株。qRT-PCR分析显示,IbPIF1基因的过表达上调了 ROS清除相关基因,ABA合成相关基因,保护性蛋白基因和抗病相关基因的表达。酵母双杂交发现IbPIFI能够与抗病相关的serpin-like蛋白互作,推测它们之间的互作可能调控转基因植株的蔓割病抗性。4℃冷胁迫下,同对照相比,IbP1F1过表达植株的耐冷性降低。qRT-PCR分析显示,IbPIF1基因的过表达下调了抗冷相关途径CBF相关基因的表达。酵母单杂交及LUC瞬时表达实验发现IbPIF1能够结合到CBF2的启动子,且负调控该基因表达。因此推测IbPIF1负调控CBF2基因的表达,抑制下游的冷胁迫响应基因COR27的表达,从而降低了转基因植株的耐冷性。2.根据差异表达的EST序列,用同源克隆方法获得了IbPIF3基因,该基因ORF为2001 bp,编码666个氨基酸。基因组DNA为3099 bp,含有6个外显子,5个内含子。qRT-PCR分析发现IbPIF3能够受到干旱、冷胁迫和MeJA诱导上调表达。过表达IbPIF3的转基因烟草植株的抗旱性和蔓割病抗性显著提高,在PEG胁迫处理后,L4和L7株系中的脯氨酸含量显著高于对照植株而丙二醛含量显著低于对照植株。qRT-PCR分析显示,IbPIF3基因的过表达上调了 ROS清除相关基因和抗病相关基因的表达。酵母双杂交分析发现IbPIF3能够与抗病防御相关蛋白G-type lectin S-receptor-like serine/threonine互作,推测它们之间的互作可能调控转基因植株的蔓割病抗性。3.根据差异表达的EST序列,用RACE方法获得了IbAKR基因,该基因ORF为1053 bp,编码350个氨基酸。基因组DNA为3449 bp,含有5个外显子,4个内含子。qRT-PCR分析发现IbAKR能够受到镉胁迫和H2O2诱导上调表达。在大肠杆菌中可以成功表达出具有苯甲醛代谢活力的IbAKR蛋白,IbAKR在大肠杆菌的表达显著提高大肠杆菌的镉胁迫耐性。过表达IbAKR的转基因烟草植株的耐镉性显著提高,转基因植株的脯氨酸含量显著高于对照植株,而MDA和H2O2含量显著低于对照植株,SOD酶活性显著高于野生型。qRT-PCR分析显示,IbAKR基因的过表达上调了 ROS清除相关基因的表达。