互花米草原产于北美洲与南美洲的大西洋沿岸,繁殖系数高,基因渗入能力强,对逆境抗性高,目前成为世界上最主要的生物入侵生态学和遗传学的模式植物之一,被认为是探索耐盐基因的有用模型。盐胁迫下,盐生植物体内能够积累脯氨酸,提高细胞液的浓度,降低渗透势,以提高耐盐能力。广泛的研究描述了互花米草对土壤的物理、化学性质和生物群落的影响,对金属物质的吸收等,但还没有详尽的研究集中于互花米草幼苗在盐胁迫下脯氨酸积累的分子机制。本研究从青岛盐沼地区采样互花米草,给予不同的盐度胁迫,针对互花米草在不同盐度和不同组织中脯氨酸积累量不同的生理特点,基于转录组测序技术筛选到脯氨酸代谢通路中的差异表达基因。通过RACE技术获得了SaP5CS、Sa OAT、SaPro T基因的全长并进行了生物信息学分析。通过q RT-PCR技术阐明了不同盐度和不同组织中脯氨酸代谢基因的表达模式。构建了两个关键的耐盐基因SaP5CS1和SaP5CS2的原核表达体系并进行了SaP5CS2蛋白的斑点实验。成功构建了互花米草脯氨酸合成酶关键基因SaP5CS2的过表达载体p BWA（V）HS-PC1300-P5CS2,并通过农杆菌介导和侵染法获得了转基因SaP5CS2拟南芥T3代幼苗。具体研究结果如下:1)盐度24‰处理12 h时,脯氨酸含量出现明显差异,积累量随着盐胁迫程度的增加而增加,叶片中脯氨酸的积累量明显高于根、茎。同时,随着胁迫时间的增加,叶绿素含量下降明显,对互花米草生理产生影响。2)通过DEGseq进行差异分析,设置条件丨log2Fold Change丨＞1,且q Value＜0.05,脯氨酸合成途径中的SaP5CS2基因具有明显的差异。3)克隆获得互花米草脯氨酸代谢基因SaP5CS1、SaP5CS2、Sa OAT、SaPro T的全长,并进行了初步的生物信息学分析。SaP5CS1的ORF长度为2,106 bp,编码701个氨基酸;SaP5CS2的ORF 2,187 bp,编码728个氨基酸;Sa OAT的ORF 1,398 bp,编码465个氨基酸;SaPro T的ORF 1,305 bp,编码434个氨基酸。4)表达模式表明,互花米草幼苗叶片中脯氨酸的积累主要是因为调控谷氨酸合成途径的SaP5CS2基因在盐胁迫下发挥了更重要的作用,促进了脯氨酸的生物合成。5)经过低温诱导和点板实验,互花米草SaP5CS1和SaP5CS2基因的目的蛋白在Transetta（DE3）中表达;随着Na Cl浓度的增加,SaP5CS2蛋白在LB平板的密度逐渐降低,初步表明了SaP5CS2基因是互花米草的关键耐盐功能基因。6)成功获得了转基因SaP5CS2拟南芥T3代幼苗。用10、24、32‰的海水分别对野生型和两个株系的T3代转SaP5CS2拟南芥处理7天。结果表明,转基因SaP5CS2拟南芥的生长状况和脯氨酸的积累量明显高于野生型,而MDA和H2O2的积累量低于野生型,说明过表达SaP5CS2基因已经成功转入拟南芥,在其抵抗盐胁迫过程中发挥了重要作用。总之,本论文揭示了互花米草响应盐胁迫的脯氨酸代谢的分子机制和关键的耐盐功能基因,为研究其生物入侵机制奠定基础。