糖基转移酶是一类负责生物分子糖基化修饰的酶类。在植物由水生向陆生以及由低等植物向高等植物进化的过程中,糖基转移酶家族的成员数量不断扩张,反映了这类酶在高等植物适应陆地生活环境中的重要性。在植物糖基转移酶超家族中,负责次生代谢小分子物质(包括激素)糖基化的那部分酶,通常是以UDP-糖作为糖供体,所有介导这类修饰反应的酶被称作UDP-糖基转移酶(UGTs)。UGTs能够改变小分子代谢物的结构、生物活性、稳定性等,深刻影响着植物次生代谢物的结构以及功能的复杂性,进而影响植物的生长发育和环境响应。然而,由于UGT家族内成员数量众多,功能复杂多样,目前对这类酶大多数成员的功能尚不清楚。本论文主要针对拟南芥中的两个糖基转移酶基因UGT92Amaterno-fetal medicine1和UGT72D1进行了研究,从多个方面揭示了它们参与植物非生物胁迫的适应性调节,并且发现它们以相反的方式发挥作用。依据相关芯片数据预测,拟南芥的糖基转移酶基因UGT92A1和UGT72D1可能参与植物对盐和渗透胁迫的响应过程。为了研究其逆境响应特性,通过qRT-PCR技术分析了这两个基因在高盐和渗透胁迫下的表达情况。结果发现UGT92A1的表达被诱导上调,而UGT72D1被诱导下调。进一步克隆了UGT92A1和UGT72D1的cDNA并构建了过表达载体,通过遗传转化分别获得了拟南芥的高表达纯合株系;同时,利用CRISPR/Cas9技术也获得了两个突变体纯合株系。利用这些突变体和过表达材料,分获悉更多析了UGT92A1和UGT72D1基因对于植物应对高盐和渗透胁迫的贡献。当对过表达株系和突变获悉更多株系进行盐和甘露醇等逆境胁迫处理时,发现UGT92A1过表达株系在种子萌发、子叶转绿和主根生长等方面表现出比野生型更强的耐逆性表型,而其突变株系则对逆境胁迫处理更加敏感。相比于UGT92A1基因,UGT72D1的转基因株系却表现出相反的表型,表现为其过表达株系对逆境胁迫更加敏感,而其突变株系则耐性更强。进一步地,通过土壤培养体系研究了各转基因株系对胁迫的响应,发现UGT92A1过表达株系的耐旱性和耐盐性比野生型增强,而UGT72D1的过表达株系却对干旱更加敏感。两个基因的突变体都与它们的过表达株系表现出了相反的表型。这些实验结果证明了糖基转移酶基因UGT92A1和UGT72D1在植物应对盐和渗透胁迫的过程中发挥重要作用,但是两个基因的贡献却是相反的。为了探究UGT92A1和UGT72D1参与植物非生物胁迫耐性的生理学基础,测定了UGT92A1和UGT72D1过表达株系和突变株系在盐和甘露醇处理下的一系列生理学指标。通过DAB和NBT细胞学染色实验发现,UGT92A1过表达株系清除活性氧的能力比野生型增强,突变株系清除活性氧能力减弱。与此相反,UGT72D1突变株系增强了活性氧清除能力,而其过表达株系清除活性氧能力较弱。考虑到脯氨酸可以调节植物细胞的渗透平衡,丙二醛会对植物细胞质膜造成损伤,它们的含量水平将在一定程度上反映植物耐受逆境胁迫的能力。因此,分别测定了在盐和甘露醇处理下UGT9A1和UGT72D1过表达株系和突变株系的脯氨酸和丙二醛含量。发现UGT92A1过表达株系中脯氨酸含量较野生型高,丙二醛含量较野生型低;而UGT72D1过表达株系中则是脯氨酸含量较野生型低,丙二醛含量较野生型高。两个基因的突变体都与它们的过表达株系表现出了相反的生理学变化。最后,分别检测了UGT92A1和UGT72D1过表达株系和突变株系在逆境胁迫下DREB2A、RD22、COR47和CAT1等耐逆相关基因的表达变化。发现这些基因在UGT92A1过表达株系中上调倍数比野生型更高,而在UGT72D1过表达株系中上调倍数比野生型更低。在UGT92A1和UGT72D1的突变体中,耐逆相关基因的表达水平与它们的过表达株系都出现了相反的变化。这些实验数据表明,在逆境胁迫下,UGT92A1和UGT72D1转基因株系的生理学变化与上述观察到的耐逆表型变化是一致的。通过以上研究,不仅证明了糖基转移酶基因UGT92A1和UGT72D1参与植物非生物胁迫耐性的功能,并且揭示了这两个糖基转移酶基因以相反的方式发挥作用。论文结果丰富了糖基转移酶基因家族的研究,也为抗逆基因的进一步研究和应用奠定理论基础。但由于时间关系,对这两个基因编码的糖基转移酶UGT92A1和UGT72D1的作用底物和分子机制还缺乏了解,仍需进一步研究。