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生物和非生物逆境胁迫因子(如病原侵害、干旱、高盐和高低温等)严重影响农作物的生长发育以及产量和品质。植物对胁迫应答响应是一个涉及基因、信号传导途径以及基因表达产物协同参与的过程,这个过程又分为到4个阶段：植物对胁迫信号的感知、胁迫信号的传递、膜受体对胁迫信号的识别与传导和相关抗逆基因的表达。在这其中,蛋白激酶是植物体内一类重要的调节酶,通过膜受体感知外界环境胁迫信号,引起细胞内一些离子和分子浓度改变,激活不同蛋白磷酸化途径。而促分裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK),它是普遍存在于真核生物中的一类保守的丝氨酸／苏氨酸类蛋白激酶,在植物生长发育和多种生物、非生物胁迫信号转导过程中起着关键作用。桑树是一种对环境有极强的适应性的多年生生态经济树种,具有耐盐碱、耐旱、耐涝和耐寒等多种特性。但其逆境生理、生化和分子生物学研究极少。关于桑树抗性的研究主要集中在抗性种子资源的筛选及抗性生理指标的测定,桑树抗性基因的研究并不多见。虽然MAPK在一些植物中已经被鉴定并验证功能,但是在公共数据库(如NCBI, EMBL等)中没有桑树MAPK的相关报道。随着川桑基因组的完成,使在全基因组水平分析桑树MAPK抗性基因家族成为可能,这对于探明MAPK胁迫信号转导调控机理以及植物对生物和非生物胁迫适应机制具有重要意义,为桑树分子改良提供研究基础。本研究基于川桑基因组数据库,利用生物信息学方法对预测的桑树MAPK基因家族根据其氨基酸序列和保守基序进行分类和系统发生分析,从中鉴定出47个桑树MAPK (MnMAPK)家族基因：32个MnMAPKKK5个MnMAPKK和10个MnMAPK基因。并对其中的10个MnMAPK基因的基因结构、上游启动子保守元件、氨基酸保守序列及与其他植物中MAPK蛋白序列进行系统进化分析；并对其克隆序列与川桑基因组数据库进行比对分析；以生长2个月(高度约25cm)的湖桑幼苗为材料,对其进行不同的胁迫(高温,低温,高盐和干旱)和信号分子(ABA, SA, H2O2和MeJA)处理,通过qRT-PCR分析桑树MAPK基因在不同胁迫诱导条件下的表达情况；基于胁迫诱导表达谱筛选出候选的MnMAPK6基因进行哑细胞定位,构建植物超量表达载体农杆菌介导转化模式植物拟南芥,获得转基因拟南芥植株,对转基因拟南芥进行高温,干旱,高盐,H202等处理,观察其对转基因植株的尘长发育和非生物胁迫耐受情况。本研究的主要研究结果如下：1、川桑MAPK基因家族生物信息学分析和克隆利用生物信息学方法在川桑基因组中鉴定得到47个桑树MAPKs家族基因：32个MnMAPKKK.5个MnMAPKK和10个MnMAPK基因。并对其中的10个MnMAPK基因的基因结构、上游启动子保守元件、氨基酸保守序列及与其他植物由MAPK蛋白序列进行系统进化分析,克隆了10个MnMAPK基因,序列验证发现川桑基因组数据库中MnMAPK2比川桑cDNA中克隆得到的MnMAPK2全长cDNA缺失15个核苷酸碱基,MnMAPK8存在两种剪接形式。MnMAPK基因CDS大小介于1107bp到1902bp之间,它们编码的蛋白质大小范围为368至633个氨基酸(aa),预测的蛋白质分子量在42.4kD和70.9kD的之间,等电点大小介于5.0到9.28之间。通过桑树MAPK氨基酸序列多重序列比与系统进化树分析发现,桑树MAPK分布在A-E组。2、桑树MAPK基因非生物胁迫诱导表达分析对川桑MAPK家族的10个基因设计qRT-PCR引物,以生长两个月的湖桑32号幼苗为材料,进行高温、低温、干旱、高盐非生物胁迫处理和ABA.SA.H2O2和MeJA四种信号分子处理,提取对照组和处理组材料的RNA反转录为cDNA,检测桑树MAPK基因在胁迫处理条件下的表达情况。结果表明,桑树MnMAPKs基因可以受到多种非生物胁迫的诱导,不同的桑树MAPK基因对不同的胁迫处理有不同的胁迫应答模式。3、川桑MnMAPK6基因亚细胞定位与功能研究MnMAPK6在桑树根、茎和叶三个组织在不同的非生物胁迫和不同的时间段处理后的表达模式不同,可以响应多种胁迫,暗示MnMAPK6参与了桑树非生物胁迫响应信号传导途径。构建35S-MnMAPK6::EGFP瞬时表达载体,同时构建35S-EGFP表达载体作为对照,用农杆菌侵染法转化洋葱表皮细胞,结果显示MnMAPK6融合蛋白被定位在细胞核中。构建MnMAPK6植物超量表达载体,浸花法转化拟南芥并获得转基因植株。不同的过表达植株GUS的表达量不同,并且表现出一定的组织差异性,其中OE6株系中GUS的表达量最高,OEl株系中GUS的表达量最低,MnMAPK6在获得的过表达转基因株系中的表达量也不相同,转基因株系OE6的MnMAPK6表达量最高,OE5和OE3次之,OE1的表达量最低。选取OE6,OE5和OEl这三个转基因株系来研究转基因拟南芥对胁迫刺激的耐受情况。结果显示,与野生型拟南芥相比,过表达转基因植株表现出对高盐和H202的耐受性提高,而对高温和干旱敏感。