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植物生长发育与其所处的环境息息相关，在各种环境中，渗透胁迫对植物的影响尤为重要。磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol，PI)信号传导途径在植物生长发育特别是对环境因子的应答反应中起着非常重要的调控作用。目前植物中PI信号传导途径的相关研究主要集中在关键酶基因克隆及其生理功能的分析方面。因此进行PI信号传导途径中关键酶对渗透胁迫适应机制的研究不仅有重要理论意义，而且还具有重大的经济价值。 本文通过激发标签技术构建拟南芥部分突变体库，并在渗透胁迫条件下筛选与渗透胁迫相关基因的突变株系，经抗性标记BAR基因扩增及表型初步鉴定，得到一株对渗透胁迫敏感突变体dto1和一株抗渗透胁迫突变体eto1。 研究结果表明dto1突变株系中单拷贝T-DNA反向插入在拟南芥肌醇-1-磷酸合酶类蛋白(AtMIPS1)的第六个内含子内，属于功能缺失突变;eto1突变株系中T-DNA反向插入到拟南芥磷脂酰肌醇-4-磷酸5-激酶(AtPIP5K2)起始密码子ATG前487bp处，属于功能获得突变。这两种突变株系的突变表型都与T-DNA插入紧密连锁。分别对这两条突变基因进行克隆、序列分析和蛋白原核表达，结果表明AtMIPS1基因与AtPIP5K2基因的核苷酸序列、氨基酸序列分别与植物MIPS和PIPKs家族具有高度同源性及相似性，其中AtMIPS1基因氨基酸序列中含有MIPS基因家族保守序列片断“334SYNHLGNNDG”，AtPIP5K2基因氨基酸序列中含有PIPKs基因家族的高度保守序列片段“MORN repeat”和“磷脂激酶同源域”核心区域，这两个基因家族在PI信号传导途径、肌醇生物合成、IP3/Ca2+途径以及在植物体生长发育过程中具有非常重要的作用，对这两条基因进行功能研究具有代表性，并会为PI信号传导途径的研究提供理论依据。 本文克隆了AtMIPS1基因启动子区域，分析表明其中存在与逆境调控相关的顺式作用元件。此外构建了GUS报告基因为标记的pCAMBIA-MIPS表达载体，根据所获得转基因植株组织着色表明AtMIPS1基因在拟南芥不同组织器官中存在表达差异，在莲座叶、根、花雌蕊中强烈表达，同时定量RT-PCR试验也得到与之相吻合的结论，这表明AtMIPS1基因除了在肌醇生物合成途径中的关键作用外，还对植物体内营养生长起调控作用。 在渗透胁迫的条件下，野生型拟南芥中AtMIPS1基因表达上调，表明该基因受到渗透胁迫的诱导表达。为了研究AtMIPS1基因的生理功能，本文构建了AtMIPS1基因缺失表达和过量表达两种转基因载体antisense-pYCG-sense、pYC-sense，并最终获得两株稳定遗传的转基因植株——AtM1PS1基因过量表达转基因植株“OVER-MIPS-2”和AtMIPS1基因抑制表达转基因植株“RNAi-MIPS-1”。WT、dto1、OVER-MIPS-2、RNAi-MIPS-1四种供试材料中AtMIPS1基因转录水平发生显著变化，导致正常条件下OVER-MIPS-2植株表现为生物量增加，RNAi-MIPS-1植株表现为生物量降低;渗透胁迫条件下OVER-MIPS-2植株体内脯氨酸迅速积累，清除自由基能力增强，种子萌发率、幼苗生长发育、细胞膜抵抗伤害能力、外植体生长均极显著优于WT植株;但RNAi-MIPS-1株系却表现为脯氨酸含量积累缓慢，清除自由基能力下降，细胞膜通透性增加，电解质外渗增强，种子萌发及幼苗生长发育受阻等表型。以上结果进一步表明AtMIPS1基因在拟南芥植株对渗透胁迫的应答中起到重要的生理调节作用。 对eto1突变体的研究表明:AtPIP5K2基因在拟南芥中存在表达差异，在根和莲座叶片中的表达量最强，因此AtPIP5K2基因表达的变化会直接影响拟南芥根及莲座叶等营养器官的发育，从而在植株面临逆境胁迫的条件下提高抵抗外界不良环境的能力。eto1突变体中由于T-DNA插入使其下游AtPIP5K2(At1g77740)基因超表达而导致eto1突变株系早期生长发育对ABA胁迫和盐胁迫不敏感，这表明AtPIP5K2基因在拟南芥植株对渗透胁迫的应答调节中起到重要作用，并为进一步研究提供了理论依据。 AtMIPS1基因和AtPIP5K2基因是磷脂酰信号传导途径中的关键酶，本文的研究结果表明在渗透胁迫条件下这两种关键酶参与调控拟南芥植株的生长发育过程并起到重要作用。对这两个关键酶基因功能的研究，有助于了解磷脂酰肌醇信号传递系统与其它信号途径的相互作用，以及因此带来的生物学效应，认知植物体对逆境信号识别、传导及其胞内信息传递过程，从而为解决困扰农业发展的逆境胁迫提供理论依据。