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中国是世界上最大的苹果生产国。然而在苹果主产区—黄土高原,干旱、高温、低温等不利的外界环境严重制约了苹果产业发展。挖掘苹果中抗逆相关基因并阐明其分子机制可以为果树抗逆育种提供基因资源并奠定理论基础。类泛素化修饰因子small ubiquitin-like modifier（SUMO）广泛参与了生物各个生长发育进程,并在植物抵御逆境胁迫过程中发挥重要作用。本研究对苹果类泛素化修饰因子MdSUMO2的生物学功能进行了深入剖析,试图探究其在非生物逆境下的分子机制,主要结果如下:1.MdSUMO2s在苹果各个组织中表达并响应各种非生物胁迫MdSUMO2在苹果中有六个同源基因,两两序列一致,并分布于3对同源染色体上,命名为MdSUMO2A（MdSUMO2A-chr3,MdSUMO2A-chr11）,MdSUMO2B（MdSUMO2B-chr9,MdSUMO2B-chr17）和MdSUMO2C（MdSUMO2C-chr5,MdSUMO2C-chr10）。所有MdSUMO2均定位于细胞核、细胞膜和细胞质中。组织特异性表达分析显示MdSUMO2s在根、茎、叶、花、果中都有不同程度表达,其中MdSUMO2A和MdSUMO2B表达丰度要高于MdSUMO2C。MdSUMO2A,MdSUMO2B和MdSUMO2C对高温、低温、干旱、盐胁迫均有响应。2.MdSUMO2精细调控苹果的抗旱性在持续3个月的长期干旱条件下,过表达MdSUMO2A显著增强了苹果的抗旱性。与非转基因GL-3相比,过表达MdSUMO2A株系（MdSUMO2A OE）的植物更高,茎更粗,根系更发达,光合作用更强,根系和地上部的导水能力也更强,叶片气孔多,但ABA含量较低。单独沉默MdSUMO2A（MdSUMO2A RNAi）的株系与GL-3之间差异不显著;沉默6个MdSUMO2（MdSUMO2 RNAi）的株系具有旱生植物的典型特征:矮化,叶片小且厚,叶片气孔少,ABA含量更高。蛋白组学分析结果发现,过表达株系MdSUMO2A OE相较于GL-3上调164个蛋白,下调213个蛋白,沉默株系MdSUMO2 RNAi则上调543个,下调622个。MdSUMO2A OE富集最多的蛋白主要参与ABA代谢,金属离子传输,萜类代谢等过程。而沉默株系MdSUMO2 RNAi中则主要富集RNA代谢和免疫响应中的一些负调控因子。短期自然干旱条件下,MdSUMO2RNAi和MdSUMO2A OE均表现出比GL-3更高的存活率,而MdSUMO2A RNAi则与GL-3无差异。MdSUMO2 RNAi在干旱后叶片电导率低于GL-3,并且过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性增强。离体叶片脱水实验中,MdSUMO2 RNAi的失水率显著低于GL-3,MdSUMO2A OE反之。MdSUMO2 RNAi的叶片在脱水胁迫下积累更少的H2O2和O2-,同时ABA含量显著增加。MdSUMO2 RNAi的气孔对外源ABA更加敏感。3.MdDREB2A的SUMO化修饰介导MdRNF4对其的降解自然失水2小时后,MdDREB2A在沉默株系MdSUMO2 RNAi中的累积程度高于GL-3。利用大肠杆菌中构建的SUMO化修饰系统,发现了MdSUMO2的一个靶蛋白:MdDREB2A。所有MdSUMO2都能修饰MdDREB2A,且MdSUMO2A对MdDREB2A在K192位点进行SUMO化修饰。PEG处理35S::MdDREB2A或35S::mMdDREB2A（K192R）的愈伤组织后发现,35S::mMdDREB2A的愈伤组织生长势高于35S::MdDREB2A,且二者均高于非转基因愈伤。酵母双杂交和MST结果表明,E3泛素连接酶MdRNF4和MdSUMO2A通过SIM（SUMO interacting motif）直接互作,并且MdDREB2A的SUMO化修饰可以通过MdRNF4介导的26S蛋白酶体途径降解。4.MdSUMO2 RNAi能提高苹果对高温的抗性与GL-3相比,沉默株系MdSUMO2 RNAi对高温胁迫具有更强的抗性,叶片中抗氧化酶CAT的活性增强且过氧化氢含量较低,高温胁迫的正调控因子（MdHSP90,MdNCED3和MdDREB2A）的表达水平显著上调。5.MdSUMO2 RNAi对氮饥饿胁迫的耐受性增强沉默MdSUMO2可增强苹果对氮饥饿的耐受性,氮饥饿处理后,MdSUMO2 RNAi根系中的硝酸还原酶NR和硝酸盐转运蛋白NRT1.1/1.2/2.5以及SUMO E3连接酶SIZ1的表达水平显著高于GL-3。6.MdSUMO2A启动子的差异影响其在干旱胁迫下的表达干旱胁迫可导致MdSUMO2A的表达水平在’秦冠’中轻微下调,而在‘长富2号’中轻微上调。分别从‘秦冠’、‘长富2号’中克隆了位于3号和11号染色体的MdSUMO2A启动子。分析发现,与‘长富2号’相比,MdSUMO2A-chr3启动子在‘秦冠’中有36 bp的In/Del缺失,酵母单杂交筛选发现可结合于36bp In/Del上的转录因子,如Zinc finger转录因子;而MdSUMO2A-chr11的启动子序列在两者之间无差异,但干旱处理可导致‘秦冠’的启动子甲基化程度升高。