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促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)是一类存在于真核生物中、进化上高度保守的丝氨酸/苏氨酸型蛋白激酶。近年研究表明，MAPK参与对植株生长、发育和对生物及非生物逆境的响应等多种生理过程的调控。本研究以实验室前期获得的3个小麦MAPK基因TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1为研究对象，分析其分子特征及在低磷、低氮、低锌、高盐和于旱等逆境下的表达特征，并将上述基因进行克隆，采用遗传转化技术对其进行烟草遗传转化，得到正、反义表达该基因的转基因烟草植株，通过不同培养方式，验证转基因烟草植株应答和抵御低磷、低氮、低锌及渗透胁迫等逆境的功能。主要研究结果如下: 1、对TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1的cDNA序列和编码氨基酸序列、保守结构域、亚细胞定位预测及系统进化等分子特征进行了分析。结果表明，3个基因均含有TXY保守基序，主要定位于细胞质和细胞核，与已报道的短柄草、水稻、玉米等种属MA PK基冈在核苷酸水平上具有较高一致性，符合MAPK家族基因的典型特征。 2、对TaMAPK3，TaMAPK4和TaMAPK12;1在不同逆境下的表达特征进行了分析。研究表明，TaMAPK3在低磷、低氮胁迫下表达量下降，而在低锌、高盐、干旱胁迫下表达量增加;TaMAPK4在低磷、低氮、高盐胁迫下表达量增加，在低锌、干旱胁迫下无明显应答;TaMAPK12;1在低氮、干旱胁迫下表达量下降，在低磷、高盐胁迫下表达量增加，而在低锌胁迫下无明显应答。 3、采用RT-PCR技术，从中国春小麦根系中扩增了TaMAPK3和TaMAPK12;1的开放阅读框。采用DNA重组技术构建了融合TaMAPK3和TaMAPK12;1的正、反义双元表达载体;进一步采用基因遗传转化技术对其进行烟草遗传转化，得到了转基因烟草植株。 4、以正义表达TaMAPK3和正、反义表达TaMAPK4以及反义表达TaMAPK12;1的烟草转基因株系及野生型烟草株系为材料，通过多种培养方式，研究了转基因烟草株系对低磷、低氮、低锌、高盐和干旱等逆境的抵御能力。研究结果表明，正义表达TaMAPK3的转基因植株在低磷、低氮胁迫下，较野生型植株长势减弱，单株的干、鲜重值降低，电导率增高，清除活性氧能力降低;而在高盐、干旱、低锌胁迫下，较野生型植株长势增强，单株的干、鲜重值增加，电导率降低，清除活性氧能力增强。正义表达TaMAPK4转基因植株在上述逆境下的植株长势均优于野生犁植株，干物质积累增多;而反义表达TaMAPK4转基因植株上述逆境处理后植株长势变差，干物质积累减少。反义表达TaMAPK12;1转基因植株在低磷、高盐胁迫下，长势较野生型变弱，单株干、鲜重值降低，电导率增高，清除活性氧能力下降;而在低氮、干旱胁迫下，转基因植株长势增强，单株干、鲜重值增加，电导率降低，清除活性氧能力增强。表明TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1在植株抵御低磷、低氮、低锌、渗透胁迫逆境中具有重要生物学功能。 5、为进一步探讨TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1对下游基因的调控作用，对转基因烟草株系部分磷酸盐转运蛋白基因和硝酸盐转运蛋白基因的表达特征进行了研究。结果表明，在低磷胁迫下，转基因植株中部分磷酸盐转运蛋白基因的表达水平发生改变;低氮胁迫下，转基因植株对部分硝酸盐转运蛋白基因的表达发生变化。表明TaMAPK3、TaMAPK4和TaMAPK12;1可能通过对下游磷酸盐转运蛋白和硝酸盐转运蛋白基因转录过程的调控，调节植株应答和抵御磷、氮胁迫的能力。