泛素-蛋白酶体系统（UPS）是植物在胚胎发生、发育、衰老、光形态建成、激素调控、非生物胁迫的抗性以及植物免疫等过程中的重要调控途径之一。泛素连接酶（E3）在UPS中起着至关重要的作用,是UPS中的关键酶,能够选择性识别靶蛋白。U-box蛋白家族的泛素连接酶E3报道较晚,而植物U-box蛋白（plant U-box protein,PUB）的数量要远多于其他真核生物,在植物生长发育、抗逆和抗病过程中均发挥重要作用。棉花作为全球重要的经济作物,易受各种生物胁迫和非生物胁迫的影响而降低产量或纤维品质。目前对PUB的研究主要集中在水稻和拟南芥等模式植物中,而在棉花中研究较少,只有GhPUB17有所研究。根据本实验室对陆地棉TM-1接种大丽轮枝菌Vd991后所得的转录组测序差异表达基因数据库,我们选取并克隆了 一个受大丽轮枝菌Vd991和盐胁迫诱导上调表达的U-box型E3泛素连接酶基因GhPUB19。通过在棉花中利用病毒诱导的基因沉默（virus-induced gene silencing,VIGS）和在拟南芥中过表达GhPUB19研究该基因在植物响应生物和非生物胁迫中的功能,从而为棉花抗黄萎病、耐盐碱性状的遗传改良提供候选功能基因。主要研究结果如下:1、GhPUB19基因位于陆地棉D染色体组第12号染色体上,ORF全长2043bp,编码680个氨基酸,没有内含子。GhPUB19蛋白含有1个U-box结构域、3个ARM结构域,理论等电点为8.46,相对分子质量为75.8 kD。基因启动子区含有响应ABA、干旱、低温、光和赤霉素（GA3）等的顺式作用元件。2、GhPUB19在陆地棉根、茎、叶和胚珠中均有表达,其中在根和叶中优势表达,而在茎和胚珠中的表达量较低。GhPUB19受NaCl、PEG、ABA、GA3、ET等诱导后均迅速而显著地上调表达。因此,GhPUB19是调节植物响应多种环境胁迫和信号分子的重要基因之一。将融合载体pBIN-GhPUB19-GFP和pMan49-RFP共转化烟草下表皮,结果表明GhPUB19定位于高尔基体。3、VIGS沉默GhPUB19,可以显著降低陆地棉对大丽轮枝菌Vd991的抗性,而过表达GhPUB19增强了拟南芥对大丽轮枝菌Vd991的抗性,GhPUB19是抵抗大丽轮枝菌Vd991的正向调节因子。过表达GhPUB19降低了拟南芥萌发期对ABA的敏感性,说明GhPUB19是ABA信号传导的负调节物。过表达GhPUB19提高了盐胁迫下拟南芥的发芽率,增强了幼苗期拟南芥的耐盐性。分别用大丽轮枝菌Vd991和200 mM NaCl处理后,抗病和盐胁迫途径的相关基因在野生型和过表达GhPUB19拟南芥中有不同程度的响应。4、通过酵母双杂交系统筛选了 5个GhPUB19互作候选蛋白,VIGS沉默这些互作蛋白的基因,发现GhACT11、GhRBCS1B和GhSH3三个基因均影响陆地棉的生长发育。GhRBCS1B和GhSH3还与光合作用有关。