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干旱胁迫是限制世界作物生产的主要环境因子之一，它严重影响农作物的产量和栽培范围。解决这个问题的有效途径之一是培育和利用优良的耐旱作物品种。应用分子生物学、分子遗传学等方法研究作物抗旱机制，分离耐旱基因，并通过基因工程培育耐旱作物品种已成为现代农业研究的重要目标。为了深入研究植物响应干旱的分子机制，本实验室以强抗旱小麦品种旱选10号为试验材料，利用SSH法构建了小麦幼苗水分胁迫应答cDNA文库。本研究首次从中分离到小麦蛋白磷酸酶2A(PP2A)两个亚基的表达序列，进一步克隆并定位了相关的基因，深入研究其表达特性及与植物干旱响应的关系。其主要研究结果包括：1．克隆了小麦蛋白磷酸酶2A催化亚基基因TaPP2Ac-1的两个全长cDNA TaPP2Ac-1-2和TaPP2Ac-1-3序列，它们编码相同的蛋白，分子量为36kDa，等电点为5.03。蛋白比对和聚类分析结果表明，TaPP2Ac-1具有PP2Ac蛋白保守的冈田酸(okadaic acid，OA)结合位点，与水稻OsPP2A-4的同源性最高。TaPP2Ac-1的转录与干旱胁迫相关，其表达也受高盐、低温和外源ABA胁迫的诱导。Southern杂交显示TaPP2Ac-1基因以单拷贝形式存在于普通小麦的单个基因组上。利用缺四体材料分别将TaPP2Ac-1-1、TaPP2Ac-1-2和TaPP2Ac-1-3定位在染色体4A、4B和4D上。利用重组近交系将其中的TaPP2Ac-1-3基因精确定位在普通小麦4D长臂上，位于标记Xbcd15-4D和Xfbb178-4D之间，与它们的遗传距离分别为6.9cM和6.2cM。我们以TaPP2Ac-1-3为例，对TaPP2Ac-1的表达和功能进行了深入的研究，结果显示TaPP2Ac-1-3主要在细胞质和细胞核中表达，是一个活性的丝氨酸／苏氨酸蛋白磷酸酶。在水分胁迫条件下，过量表达TaPP2Ac-1-3基因的转基因烟草表现出较强的抗旱性，具有较高的叶片相对含水量(RWC)、叶片细胞膜完整性指数(MSI)、离体叶片保水力(WRA)和水分利用效率(WUE)。同样，转基因的拟南芥在种子萌发期、幼苗期和成株期都比野生型具有较强的耐干旱、盐、甘露醇等渗透胁迫的能力，说明TaPP2Ac-1基因参与对干旱和渗透胁迫的响应。2．克隆了小麦蛋白磷酸酶2A另一个结构亚基基因TaPP2Aa-1的两条全长cDNA，TaPP2Aa-1-1和TaPP2Aa-1-2，它们仅有12bp的插入／缺失差异，TaPP2Aa-1在六倍体小麦D基因组上的长度约5.5kb，包括12个外显子和11个内含子。蛋白比对和聚类分析结果显示TaPP2Aa-1与水稻OsPP2Aa(Q9S7CS)的亲缘关系最近，其序列中含有15个不完全一致的重复单元，每个单元大约39个氨基酸残基。TaPP2Aa-1-2也在细胞质和细胞核中表达。PEG、盐、低温和ABA也诱导TaPP2Aa-1基因的表达，且该基因的原核表达产物可赋予重组菌株较强的耐渗透胁迫能力。转TaPP2Aa-1-2基因的烟草植株具有明显的耐干旱特性，在干旱胁迫条件下，比野生型萎蔫程度轻，叶片的RWC、MSI、WRA和WUE也较高。本文的研究结果表明，小麦蛋白磷酸酶2A参与了干旱响应和渗透胁迫的信号转导过程，其表达可以提高植物耐受干旱的能力。