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生长在自然环境中的植物不可避免地受到各种环境胁迫的危害。当遭受逆境胁迫后,植物启动应激反应,其形态结构、生理生化和分子水平上发生一系列变化。在长期进化过程中,植物发展和形成了一套复杂的机制以适应周围环境的变化。植物在高温胁迫下能迅速合成一类蛋白质—热激蛋白(HSPs)。HSPs作为分子伴侣,能协助新生肽链折叠、组装、定位、运输,修复胁迫下的变性蛋白及降解错误折叠的蛋白。小分子量热激蛋白(sHSPs)是一类最不保守的HSPs,拥有种类多、结构复杂与功能多样性。在高温胁迫下,sHSPs结合非天然蛋白防止其发生不可逆聚集,在植物抵抗高温胁迫中发挥重要作用。桑树是一种多年生木本植物,除了其桑叶能为家蚕提供食物外,桑树还具有重要的药用、食用价值以及生态保护功能。桑树作为优良的生态经济树种,对高温、干旱、高盐、低温等逆境胁迫具有一定的抗逆性。随着桑树基因组测序的完成,桑树抗逆性的研究已经从种质资源筛选、生理生化发展到分子水平。本研究通过生物信息学方法,从桑树基因组数据库中鉴定了29个sHSPs,对其进行系统进化关系、基因结构、转录调控元件和组织表达谱等分析。以印度桑K2幼苗为实验材料,利用qRT-PCR技术对13个桑树sHSPs进行高温、低温、干旱、高盐胁迫下的转录表达分析。筛选抗性基因Mn16.8-C Ⅰ,对其进行洋葱表皮亚细胞定位分析、功能研究,并分析了该基因启动子的活性。本研究的主要结果如下：1.川桑sHSP基因家族的生物信息学分析采用生物信息学方法,从川桑基因组数据库中共鉴定获得29个sHSPs,氨基酸长度介于136～240 aa之间,分子量大小为15.68～26.84 kD之间,等电点大小介于4.49～9.34之间。通过系统进化关系分析和亚细胞定位预测,将川桑sHSPs分为13个亚家族和1个孤儿基因。13个sHSP基因家族中,CⅩⅡ和CⅩⅢ为2个新的亚家族。29个川桑sHSPs均含有1个ACD结构域,除CⅣ和CⅤ亚家族成员外,其他成员含有β2-β9折叠链。启动子预测转录调控元件发现4个川桑sHSP基因的启动子中各有1个完整热激元件(HSE)。组织表达谱分析显示29个sHSPs在川桑根、皮、叶、冬芽和雄花5种组织中各有表达。2.印度桑sHSPs基因的克隆与非生物胁迫诱导表达分析以印度桑K2为材料提取RNA并反转为cDNA作为模板,克隆了13个sHSP基因,测序验证后设计定量引物。利用qRT-PCR技术,检测了高温、低温、干旱和高盐4种非生物胁迫处理下sHSPs在印度桑K2叶片中的表达情况,结果表明,10个sHSPs基因都迅速地响应高温胁迫,分别有5、9和7个sHSP基因响应低温、高盐和干旱胁迫。3.川桑Mn16.8-C Ⅰ的亚细胞定位与启动子活性分析基因Mi16.8-C Ⅰ响应高温、低温、干旱和高盐4种非生物胁迫,暗示Mnl6.8-C Ⅰ基因在川桑抵抗非生物胁迫中发挥重要作用。构建35S::Mnl6.8-CI-EGFP和35S::EGFP瞬时表达载体,侵染农杆菌转化洋葱表皮细胞,结果显示Mnl6.8-C Ⅰ定位于细胞质和细胞核中。为了分析Mnl6.8-C Ⅰ启动子的活性,构建pBI121-PMnl6.8-C Ⅰ表达载体转化烟草,结果表明,Mn16.8-C Ⅰ启动子在25℃下有少量表达遗漏,在38℃条件下能驱动GUS基因高效表达。4.川桑Mn16.8-C Ⅰ的功能研究为了研究Mnl6.8-C Ⅰ的功能,构建p1GNL-Mn16.8-C Ⅰ过表达载体转化模式植物烟草,通过测量高温胁迫下转基因烟草的生理指标,结果显示,转Mn16.8-C Ⅰ烟草在高温胁迫下的MDA含量低于野生型烟草,而抗氧化酶SOD、POD的活性高于野生型烟草,表明Mn16.8-CⅠ能提高转基因烟草的耐热性。