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小麦（Triticum aestivum L.）是人类主要的粮食作物,逆境胁迫严重影响小麦生长与产量。挖掘小麦抗逆相关基因功能,对于选育抗逆高产稳产小麦品种、保障粮食安全具有重要意义。而E3连接酶是泛素系统（UPS）中的关键酶,在调控植物生长发育和逆境适应中发挥重要作用。本实验室前期从小麦中获得一个U-box型E3连接酶编码基因TaPUB1,该基因的表达能够被干旱、盐、镉（Cd）胁迫等多种非生物胁迫和ABA等激素诱导表达。为研究TaPUB1的生物学功能,本文利用转基因本生烟和转基因小麦,对TaPUB1在干旱、重金属Cd胁迫及ABA响应中的功能进行了深入研究。主要结果如下:1.小麦TaPUB1通过提高渗透调节能力及抗氧化能力提高植物的耐旱性（1）选取三个转基因本生烟株系（OE9、OE10和OE11）和野生型（WT）作为实验材料,ELISA检测结果证明TaPUB1具有E3连接酶活性。（2）利用PEG6000模拟干旱胁迫进行种子萌发实验,结果显示过表达TaPUB1提高了种子的萌发率。自然干旱条件下,过表达株系幼苗存活率和成苗生长状况明显好于WT植株,表明过表达TaPUB1提高了本生烟的耐旱性。（3）分析了TaPUB1提高本生烟耐旱性的生理机制。发现过表达TaPUB1提高了本生烟在干旱胁迫下的叶绿素含量和净光合速率。干旱胁迫后,过表达株系中相对含水量较高,渗透势则较低,渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量都高于WT;电解质外渗、MDA含量和蛋白羰基化程度都要低于WT;ROS的积累少,而抗氧化酶活性则高于WT。过表达TaPUB1提高了一些干旱和抗氧化相关基因的表达水平。（4）用MV处理模拟氧化胁迫分析转基因植株的氧化胁迫耐性,发现过表达株系的种子萌发率较高、根长受抑制程度较低、叶绿素含量较高,而ROS的积累比WT少。表明表达TaPUB1提高了转基因植株的抗氧化能力。2.TaPUB1通过促进TaPYL4和TaABI5降解介导小麦对ABA的敏感性和种子发育（1）对TaPUB1过表达及RNAi沉默小麦进行ABA处理,结果发现TaPUB1过表达株系较WT萌发率较高,根长度较长,气孔开度较大;而RNAi沉默株系则表型。表明过表达TaPUB1降低了小麦对ABA的敏感性。此外qRT-PCR分析发现,TaPUB1能够影响ABA信号转导途径相关基因的表达。（2）酵母双杂、LCI、BiFC和Pull down实验证明,TaPUB1能够与ABA信号转导途径中的TaPYL4（wheat pyrabactin resistance 1-like 4）和TaABI5（wheat ABA-insensitive 5）的互作。泛素化和蛋白质降解实验显示,TaPUB1能够泛素化TaPYL4和TaABI5,并促进它们的降解。（3）对转基因小麦的农艺性状观察发现,TaPUB1过表达导致单穗籽粒数减少,籽粒变大和千粒重提高;沉默株系则相反。遗传学实验证明,TaABI5能够恢复拟南芥突变体abi5-1籽粒变大表型。3.TaPUB1通过促进TaIRT1和TaIAA17的泛素化降解调节小麦的Cd胁迫耐性（1）Cd胁迫诱导TaPUB1基因上调表达。经过Cd胁迫处理后,TaPUB1过表达株系萌发率较WT高,幼苗和成苗期生长较好,光合速率较高;TaPUB1沉默株系则相反。（2）Cd胁迫处理后,TaPUB1过表达株系中Cd2+含量低于WT,沉默株系中Cd2+含量则比WT高。细胞非损伤技术（NMT）检测发现,过表达TaPUB1会降低小麦根对Cd2+的吸收,而抑制其表达致使小麦在Cd处理后的Cd2+积累量显著增加。TaIRT1是拟南芥锌/铁转运蛋白（ZIP）家族蛋白IRT1的同源蛋白,分析发现TaPUB1能够与TaIRT1互作并促进其泛素化降解。（3）蛋白互作实验发现,TaPUB1与TaIAA17互作并介导TaIAA17泛素化降解,从而减轻了Cd对根生长抑制。（4）生理生化分析发现,与WT相比,Cd胁迫条件下过表达株系中ROS的积累较低,抗氧化活性和抗氧化基因表达水平较高。