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植物在其生长发育过程中面临着很多非生物胁迫，如高盐、干旱、高低温等，这些因素严重限制了全球农业生产和经济发展。单盐害就影响全球7％的可耕地面积。因此，作物抗盐等已经成为植物逆境研究中的重要问题。
本研究从模式盐生植物盐芥(Thellungielle halophila)的基因组中克隆了一个编码肌醇多磷酸激酶的同源基因，将其命名为ThIPK2，并在酵母和油菜中研究了其功能，主要实验结果如下：
(1)该基因编码区长度为882bp，编码一个293个氨基酸蛋白，其分子量约为32.9kD。氨基酸序列分析结果表明，THIPK2和其它高等植物肌醇多磷酸激酶具有很高的同源性：与拟南芥AtIPK2β同源性达85％，AtIPK2α达69％，但同酵母和人类之间相似序列很低，分别为14％和9％。在蛋白结构上，盐芥ThlPK2同酵母SclPK2和其它高等植物IPK2一样，N末端都缺少与钙调素结合区域，而此结构在人类IP3K蛋白中存在，这一结构说明ThIPK2不是钙调素调节的靶蛋白。在ThIPK2的C末端具有两个高度保守的催化区域，即PxxxDxKxG和(L/M)(I/V)D(F/L)(A/G)(H/K)，这两个区域分别是IP3和ATP/Mg2+结合区。
(2)TjOPK2在盐芥各组织中都有表达，其表达水平存在差异性。启动子驱动GUS表达显示ThIPK2主要在根尖、下胚轴、子叶、叶脉、花丝和果荚基部表达。ThIPK2的表达还受逆境胁迫的诱导，说明ThlPK2是一个植物胁迫反应的早期响应基因并可能参与了植物胁迫响应。
(3)在花椰菜花斑病毒启动子CaMV35S作用下，ThPK2-GFP融合蛋白在洋葱表皮细胞中瞬时表达结果表明：ThIPK2主要定位在细胞核和细胞膜的。我们在ThIPK2-GFP的转基因拟南芥幼苗根中也获得了同样的结果。
(4)为研究ThIPK2的生理功能，将ThIPK2基因克隆到酵母表达载体pYX212，并转入缺失IPK2活性的酵母突变体(Saccharomyces，)ipk2△中将其表达。研究发现在37℃生长条件下，表达ThIPK2后的酵母突变体能恢复正常生长，互补了酵母突变体在高温下的生长缺陷表型，说明ThIPK2具有肌醇多磷酸激酶的活性。另外，在30℃下，突变体在添加400、800 mM NaCl或400、800 mM sorbitol的YPD培养基上生长严重受到抑制，然而表达ThIPK2基因能有效降低这种生长抑制作用。
(5)为进一步了解ThIPK2在高等植物非生物胁迫耐受性方面的可能作用，将含有ThIPK2基因的表达载体通过农杆菌介导的方法整合到油菜(沪油15)基因组中。通过PCR和Western blot检测，获得了3个独立的转基因株系(L1,L2,L3)，然后对转基因植株进行了一系列生理实验。结果显示：异源表达ThIPK2能提高转基因油菜耐盐、抗旱和抗氧化能力。ThIPK2表达并不影响转基因植株正常的生长，但是在100或200 mM NaCl的生长营养液下，野生型植株生长受到严重妨碍，且野生型植株在200 mM NaCl下两个月后全部死去。相比之下，转基因植株在100 mM NaCl仅仅受到轻微影响，而且在200 mM NaCl受到的影响也是有限的。控制浇水7天后，野生型植株完全萎蔫，而转基因植株呈现极其轻微萎蔫。表达ThIPK2也能提高转基因植株对氧化胁迫的忍耐性。当野生型和转基因植株叶盘在1％或2％H2O2处理72 h后，对H2O2造成的伤害，转基因植株比野生型显示出明显的更大的耐受性。
(6)为阐述ThIPK2在胁迫反应基因转录水平上是否有调控作用，研究了油菜中4个典型的与胁迫相关的基因(BnD22，BnPRX，BnERD10，BnBTG26)在转录水平上的表达情况。RT-PCR结果表明：无论在正常还是在盐胁迫条件下，转基因植株内的这些基因表达水平都是升高的。说明ThIPK2在胁迫反应基因表达水平上具有一定的调控作用。
(7)此外，表达ThIPK2基因改变转基因植株种子中脂肪酸的组成，导致转基因种子油酸(C18:1)水平提高，亚油酸(C18:2)降低。
综合上述概括的研究结果，本文认为ThIPK2和非生物胁迫防御之间存在一定的相关性，并可能参与油菜种子脂肪酸合成代谢调节作用。